Двигуни для електромобілів: виробники, пристрій

Вичерпання вуглеводневого палива, погіршення екологічної обстановки та ряд інших причин рано чи пізно змусять виробників розробити моделі електромобілів, які стануть доступні для широких верств населення. А поки залишається лише чекати або власноруч розробляти варіанти екологічно чистої техніки. Якщо ж ви все-таки віддаєте перевагу самостійно шукати рішення, а не чекати їх з боку, то вам знадобляться знання про те, які двигуни для електромобіля вже винайшли, ніж вони відрізняються і який з них найбільш перспективний.

Тяговий двигун

Якщо ви вирішите поставити звичайний електродвигун під капот свого автомобіля, то, швидше за все, з цього нічого не вийде. А все тому, що вам потрібен тяговий електричний двигун (ТЕД). Від звичайних електромоторів він відрізняється більшою потужністю, здатністю видавати більший крутний момент, невеликими габаритами і малою масою. Для живлення тягового електродвигуна використовуються батареї. Вони можуть заряджатися від зовнішніх джерел («від розетки»), від сонячних батарей, від генератора, встановленого в авто, або в режимі рекуперації (самостійне заповнення заряду). Двигуни для електромобілів найчастіше працюють від літій-іонних батарей. ТЕД зазвичай функціонує в двох режимах – руховому і генераторному. В останньому випадку він заповнює витрачений запас електроенергії при переході на нейтральну швидкість.

Принцип роботи

Стандартний електродвигун складається з двох елементів – статора і ротора. Перший компонент є нерухомим, має кілька котушок, а другий здійснює обертальні рухи і передає зусилля на вал. На котушки статора з певною періодичністю подається змінний електричний струм, що викликає поява магнітного поля, яке починає обертати ротор. Чим частіше котушки «включаються-вимикаються», тим швидше обертається вал. В двигуни для електромобілів можуть встановлювати два види ротора:

короткозамкнений, на якому виникає магнітне поле, протилежне поля статора, за рахунок чого і відбувається обертання;

фазний – використовується для зменшення струму запуску і контролю швидкості обертання вала, є найбільш поширеним.

Крім того, в залежності від швидкості обертання магнітного поля і ротора двигуни можуть бути асинхронними і синхронними. Той або інший тип необхідно вибирати з наявних коштів і поставлених завдань.

Синхронний двигун

Синхронний двигун – це ТЕД, у якого швидкість обертання ротора збігається зі швидкістю обертання магнітного поля. Такі двигуни для електромобілів доцільно використовувати лише в тих випадках, коли є джерело підвищеної потужності – від 100 кВт. Однієї з різновидів синхронних електродвигунів є кроковий двигун. Обмотка статора такої установки розбита на кілька секцій. У певний момент струм подається на певну секцію, виникає магнітне поле, яке обертає ротор на певний кут. Потім струм подається на наступну секцію, і процес повторюється, вал починає обертатися.

Асинхронний електродвигун

В асинхронному двигуні швидкість обертання магнітного поля не збігається зі швидкістю обертання ротора. Плюсом таких пристроїв є ремонтопридатність – запчастини для електромобілів, оснащених цими установками, знайти дуже просто. До інших переваг відносяться:

Проста конструкція.

Простота обслуговування і експлуатації.

Низька вартість.

Висока надійність.

В залежності від наявності щітково-колекторного вузла двигуни можуть бути колекторними і безколлекторними. Колектор – це пристрій, що служить для перетворення змінного струму в постійний. Щітки служать для передачі електроенергії на ротор. Безколлекторние двигуни для електромобілів відрізняються меншою масою, компактними габаритами і більш високим ККД. Вони рідше перегріваються і споживають менше електрики. Єдиний мінус такого двигуна – висока ціна на електронний блок, який виконує функції колектора. Крім того, знайти запчастини для електромобілів, оснащених безколлекторним двигуном, складніше.

Виробники електродвигунів

Більшість саморобних електромобілів сконструйоване з застосуванням колекторного двигуна. Це пояснюється доступністю, низькою ціною і простим обслуговуванням. Видатним виробником лінійки даних моторів є німецька компанія Perm-Motor. Її продукція здатна до рекуперативного гальмування в генераторному режимі. Вона активно використовується для оснащення скутерів, моторних човнів, легкових автомобілів, електроподъемних пристроїв. Якщо двигуни Perm-Motor встановлювали в кожен електромобіль, ціна їх була б значно нижче. Зараз вони коштують в межах 5-7 тис. євро. Популярним виробником є компанія Etek, яка займається виробництвом безщеточних і щіткових колекторних двигунів. Як правило, це трифазні двигуни, що працюють на постійних магнітах. Основні переваги установок:

точність управління;

легкість організації рекуперації;

висока надійність за рахунок простої конструкції.

Завершує список виробників завод із США Advanced DC Motors, що випускає колекторні електродвигуни. Деякі моделі володіють винятковою особливістю – вони мають другий шпиндель, що можна використовувати для підключення на електромобіль додаткового електроустаткування.

Який двигун вибрати

Щоб покупка вас не розчарувала, треба порівняти характеристики купується моделі з пред'явленими вимогами до автомобіля. При виборі електродвигуна в першу чергу орієнтуються на його тип:

Синхронні установки мають складний пристрій і дорогі, але мають перевантажувальної здатністю, ними легше управляти, їм не страшні перепади напруги, що використовуються при високих навантаженнях. Вони встановлюються на електромобіль Mercedes.

Асинхронні моделі відрізняються низькою вартістю, простим пристроєм. Вони прості в обслуговуванні та експлуатації, проте виділяється ними потужність набагато менше, ніж той же показник синхронної установки.

На електромобіль ціна буде значно нижче, якщо електродвигун буде працювати в парі з двигуном внутрішнього згоряння. На ринку такі комбіновані установки володіють більшою популярністю, так як їх вартість становить близько 4-45 тис. євро.