Nikola Tesla Elektroauto

Elektromotoren si vill méi effizient wéi Verbrennungsmotoren. Firwat a wéini

D'Basis Wourecht ass datt d'Problemer vun elektresche Gefierer mat der Energiequell verbonne sinn, awer se kënnen aus enger anerer Perspektiv gekuckt ginn. Wéi vill Saachen am Liewen, déi mir selbstverständlech huelen, ginn den Elektromotor a Kontrollsystem an elektresche Gefierer als déi effizientsten an zouverléissegst Apparat an dëse Gefierer ugesinn. Wéi och ëmmer, fir dësen Zoustand z'erreechen, si si e laange Wee an der Evolutioun komm - vun der Entdeckung vun der Verbindung tëscht Elektrizitéit a Magnetismus bis zur effektiver Transformatioun an eng mechanesch Kraaft. Dëst Thema gëtt dacks ënnerschat am Kontext vun der technologescher Entwécklung vum Verbrennungsmotor, awer et gëtt ëmmer méi néideg fir méi iwwer d'Maschinn ze schwätzen, déi den Elektromotor genannt gëtt.

Een oder zwee Motoren

Wann Dir d'Leeschtungsgrafik vun engem Elektromotor kuckt, onofhängeg vu sengem Typ, mierkt Dir datt et iwwer 85 Prozent effizient ass, dacks iwwer 90 Prozent, an datt et am effizientesten ass bei ongeféier 75 Prozent Belaaschtung. maximal. Wéi d'Kraaft an d'Gréisst vum Elektromotor eropgeet, erweidert d'Effizienzberäich deementspriechend, wou et säi Maximum nach méi fréi ka erreechen - heiansdo bei 20 Prozent Belaaschtung. Wéi och ëmmer, et gëtt eng aner Säit vun der Mënz - trotz der erweiderter Gamme vu méi héijer Effizienz, kann d'Benotzung vu ganz mächtege Motore mat ganz gerénger Belaaschtung erëm zu heefege Entrée an d'niddereg Effizienzzone féieren. Dofir sinn Entscheedungen iwwer d'Gréisst, d'Kraaft, d'Zuel (een oder zwee) an d'Benotzung (eent oder zwee ofhängeg vun der Belaaschtung) vun Elektromotoren Prozesser déi Deel vun der Designaarbecht am Bau vun engem Auto sinn. An dësem Kontext ass et verständlech firwat et besser ass zwee Motoren ze hunn anstatt e ganz mächtegen, nämlech sou datt et net dacks a Beräicher mat niddereger Effizienz erakënnt, a wéinst der Méiglechkeet et bei niddrege Lasten auszeschalten. Dofir, bei deelweiser Belaaschtung, zum Beispill, am Tesla Model 3 Performance, gëtt nëmmen den hënneschte Motor benotzt. A manner mächteg Versiounen ass et deen eenzegen, a méi dynamesch Versiounen ass den asynchrone mat der viischter Achs verbonnen. Dëst ass en anere Virdeel vun elektresche Gefierer - Kraaft ka méi einfach erhéicht ginn, Modi ginn ofhängeg vun Effizienzfuerderunge benotzt, an Dual Powertrains sinn eng nëtzlech Nebenwirkung. Wéi och ëmmer, manner Effizienz bei niddereger Belaaschtung verhënnert net datt, am Géigesaz zu engem Verbrennungsmotor, en Elektromotor Schub mat Nullgeschwindegkeet produzéiert wéinst sengem grondsätzlechen anere Prinzip vun der Operatioun an der Interaktioun tëscht Magnéitfelder och ënner esou Bedingungen. Déi uewe genannte Tatsaach vun der Effizienz ass d'Häerz vum Motordesign a Betribsmodi - wéi mir gesot hunn, en iwwerdimensionéierte Motor, deen kontinuéierlech mat nidderegem Laascht leeft, wier ineffizient.

Mat der rapider Entwécklung vun der elektrescher Mobilitéit erweidert d'Diversitéit a punkto Motorproduktioun. Ëmmer méi Accorden an Arrangementer ginn entwéckelt, woubäi e puer Hiersteller wéi BMW a VW hir eegen Autoen entwerfen a fabrizéiere, anerer kafen Aktien an Firmen, déi zu dësem Geschäft verbonne sinn, an nach anerer u Fournisseuren wéi Bosch outsourcen. Am meeschte Fäll, wann Dir d'Spezifikatioune vun engem elektresch ugedriwwen Modell liest, fannt Dir datt säi Motor "AC Permanent Magnéit Synchron" ass. Wéi och ëmmer, den Tesla Pionéier benotzt aner Léisungen an dëser Richtung - asynchrone Motoren an all fréiere Modeller an eng Kombinatioun vun asynchronen a sougenannten. "Resistenzschaltmotor als Heckachsfuerer am 3 Performance Modell. A méi bëllege Versioune mat nëmmen Hannerradantrieb ass et deen eenzegen. Audi benotzt och Induktiounsmotore fir de q-tron Modell an eng Kombinatioun vu Synchron- an asynchronen Motore fir den zukünftege e-tron Q4. Ëm wat geet et wierklech?

Nikola Tesla Elektroauto

D'Tatsaach datt den Nikola Tesla den asynchronen oder, an anere Wierder, den "asynchronen" Elektromotor erfonnt huet (zréck am spéiden 19. . ... Tatsächlech gouf de Betribsprinzip vum Tesla Motor méi populär an de 60er Joren, wéi Hallefleitgeräter lues a lues ënner der Sonn entstane sinn, an den amerikaneschen Ingenieur Alan Coconi entwéckelt portable Halbleiterinverteren déi Direktstroum (DC) Batterien an Ofwiesselungsstroum (AC) konvertéiere kënnen ) wéi néideg fir en Induktiounsmotor, a vice versa (am Prozess vun der Erhuelung). Dës Kombinatioun vun engem Inverter (och bekannt als en Ingenieurstransverter) an en Elektromotor entwéckelt vu Coconi gouf d'Basis fir den berühmten GM EV1 an, an enger méi raffinéierter Form, de sportlechen tZERO. Ähnlech wéi d'Sich no japanesche Ingenieuren vun Toyota am Prozess fir de Prius ze kreéieren an den TRW Patent opzemaachen, hunn d'Creatoren vun Tesla den tZERO Auto entdeckt. Schlussendlech hu se eng tZero Lizenz kaaft a benotzt se fir e Roadster ze bauen.
De gréisste Virdeel vun engem Induktiounsmotor ass datt et keng permanent Magnete benotzt an net deier oder rar Metaller brauch, déi och dacks a Bedingungen ofgebaut ginn déi moralesch Dilemmae fir d'Konsumente kreéieren. Wéi och ëmmer, souwuel asynchrone wéi och permanente Magnéit-Synchronmotoren benotze voll technologesch Fortschrëtter bei Halbleiter-Geräter, souwéi bei der Schafung vu MOSFETe mat Feldeffekt-Transistoren a méi rezente bipolare Isolatiounstransistoren (IGBTs). Et ass dëse Fortschrëtt deen et méiglech mécht déi genannte kompakt Inverter-Geräter ze kreéieren an allgemeng all Kraaftelektronik an elektresche Gefierer. Et kann trivial schéngen datt d'Fäegkeet effizient DC an 150-Phase AC Batterien ëmzewandelen an ëmgedréint haaptsächlech duerch Fortschrëtter an der Kontrolltechnologie ass, awer et sollt ee bedenken datt de Stroum a Kraaftelektronik Niveauen erreecht vill méi héich wéi gewinnt am Stot elektrescht Netzwierk, an dacks Wäerter iwwerschreiden XNUMX Ampere. Dëst generéiert vill Hëtzt mat där d'Kraaftelektronik muss ëmgoen.

Awer zréck op d'Fro vun Elektromotoren. Wéi Verbrennungsmotoren, kënne se a verschidde Qualifikatioune kategoriséiert ginn, an "Timing" ass ee vun hinnen. Tatsächlech ass dëst eng Konsequenz vun enger vill méi wichteg anerer konstruktiver Approche wat d'Generatioun an d'Interaktioun vu Magnéitfelder ugeet. Trotz der Tatsaach, datt d'Stroumquell an der Persoun vun der Batterie Gläichstroum ass, denken d'Designer vun elektresche Systemer net emol mat DC-Motoren. Och Konversiounsverloschter berécksiichtegen, AC Eenheeten a besonnesch Synchron Eenheeten iwwerstinn d'Konkurrenz mat DC Elementer. Also wat heescht e Synchron- oder asynchrone Motor eigentlech?

Elektromotor Autosfirma

Béid synchron an asynchron Motore si vun der Aart rotéierend Magnéitfeld elektresch Maschinnen déi eng méi héich Dicht hunn. Am Allgemengen besteet en Induktiounsrotor aus engem einfachen Stack aus massiven Placken, Aluminium oder Kupfer Metallstäbercher (ëmmer méi an der leschter Zäit benotzt) mat Spulen an enger zouener Loop. Stroum fléisst an de Statorwécklungen am Géigendeel, mat Stroum aus enger vun den dräi Phasen, déi an all Paar fléissen. Well a jidderengem gëtt se a Phas ëm 120 Grad verlagert par rapport zu deem aneren, dem sougenannte rotéierende Magnéitfeld. D'Kräizung vun den Rotorwécklunge mat Linne vum Magnéitfeld aus dem vum Generator generéierte Feld féiert zu engem Stroumstroum am Rotor, ähnlech wéi d'Interaktioun op engem Transformator.
Dat doraus resultéierend Magnéitfeld interagéiert mat der "Rotatioun" am Stator, wat zu mechanesche Grëff vum Rotor féiert an duerno rotéiert. Wéi och ëmmer, mat dëser Aart vun Elektromotor bleift de Rotor ëmmer hannert dem Feld, well wann et keng relativ Bewegung tëscht dem Feld an dem Rotor ass, gëtt kee Magnéitfeld am Rotor induzéiert. Sou gëtt de Maximum Geschwindegkeetsbestëmmt vun der Frequenz vum Versuergungsstroum an der Belaaschtung. Wéi och ëmmer, wéinst der méi héijer Effizienz vu Synchronmotoren, bleiwen déi meescht Hiersteller un hinnen, awer aus e puer vun den uewe genannte Grënn bleift Tesla en Affekot vun asynchrone Motoren.

Jo, dës Maschinnen si méi bëlleg, awer si hunn hir Nodeeler, an all d'Leit, déi multiple successive Beschleunigungen mam Model S getest hunn, soen Iech wéi d'Performance drastesch mat all Iteratioun erofgeet. D'Prozesser vun der Induktioun an de Stroum vum Stroum féieren zur Heizung, a wann d'Maschinn net ënner héijer Belaaschtung ofgekillt ass, accumuléiert d'Hëtzt a seng Fäegkeeten sinn wesentlech reduzéiert. Fir Schutzzwecker reduzéiert d'Elektronik d'Quantitéit vum Stroum an d'Beschleunigungsleistung gëtt ofgebaut. An nach eng Saach - fir als Generator benotzt ze ginn, muss den Induktiounsmotor magnetiséiert ginn - dat ass, den initialen Stroum duerch den Stator ze "passéieren", deen d'Feld an de Stroum am Rotor generéiert fir de Prozess unzefänken. Da kann hien selwer fidderen.

Asynchron oder Synchronmotoren

Synchrone Eenheeten hunn däitlech méi héich Effizienz a Kraaftdicht. E wesentlechen Ënnerscheed tëscht engem Induktiounsmotor ass datt d'Magnéitfeld am Rotor net duerch Interaktioun mat der Stator induzéiert gëtt, awer d'Resultat vum Stroum ass deen duerch déi zousätzlech Wécklungen dran installéiert ass, oder permanent Magnete. Dofir ass de Feld am Rotor an de Feld am Stator synchron, awer déi maximal Motorgeschwindegkeet hänkt och vun der Rotatioun vum Feld of, respektiv vun der aktueller Frequenz a Belaaschtung. Fir de Besoin fir zousätzlech Stroumversuergung fir d'Wicklungen ze vermeiden, wat de Stroumverbrauch erhéicht a Stroumkontroll komplizéiert, ginn Elektromotore mat der sougenannter konstanter Erregung a modernen Elektroautoen an Hybrid Modeller benotzt. mat permanente Magnéiten. Wéi scho gesot, bal all Hiersteller vun esou Gefierer benotze momentan Eenheete vun dësem Typ, dofir, laut villen Experten, wäert et nach ëmmer e Problem mat engem Manktem u deiere rare rare earths Neodym an Dysprosium ginn. D'Benotzung ze reduzéieren ass Deel vun der Nofro vun Ingenieuren an dësem Beräich.

• 

• 

• 

• 

• 

• 

• 

Den Design vum Rotorkär bitt de gréisste Potenzial fir d'Performance vun enger elektrescher Maschinn ze verbesseren.
Et gi verschidde technologesch Léisungen mat Uewerfläch Magnete, Scheif-gebuerene Rotor, mat intern gebaut-an Magnete. Interessant hei ass dem Tesla seng Léisung, déi déi genannte Technologie genannt Switched Reluctance Motor benotzt fir de Model 3 seng hënnescht Achs ze fueren. "Reluctance", oder magnetesch Resistenz, ass e Begrëff am Géigesaz zu der magnetescher Konduktivitéit, ähnlech wéi elektresch Resistenz an elektresch Konduktivitéit vu Materialien. Motore vun dësem Typ benotzen de Phänomen datt de magnetesche Flux éischter duerch den Deel vum Material mat der mannst magnetescher Resistenz passéiert. Als Resultat verdrängt et kierperlech d'Material duerch et fléisst fir duerch den Deel mat der mannsten Resistenz ze passéieren. Dësen Effekt gëtt an engem Elektromotor benotzt fir eng Rotatiounsbewegung ze kreéieren - dofir, Material mat ënnerschiddleche magnetesche Resistenz alternéieren am Rotor: schwéier (a Form vu Ferrit-Neodymium-Discs) a mëll (Stolplacke). An engem Versuch duerch méi niddereg Resistenzmaterial ze passéieren, rotéiert de magnetesche Flux vum Stator den Rotor bis et positionéiert ass fir dat ze maachen. Mat aktueller Kontroll rotéiert d'Feld stänneg den Rotor an enger komfortabeler Positioun. Dat heescht, d'Rotatioun gëtt net esou wäit duerch d'Interaktioun vun de Magnéitfelder initiéiert wéi d'Tendenz vum Feld fir duerch d'Material mat der mannsten Resistenz ze fléien an de resultéierende Effekt vun der Rotatioun vum Rotor. Duerch ofwiesselnd verschidde Materialien gëtt d'Zuel vun deiere Komponenten reduzéiert.

Ofhängeg vum Design änneren d'Effizienzkurve an d'Dréimoment mat der Motorgeschwindegkeet. Am Ufank huet den Induktiounsmotor déi niddregst Effizienz, an deen héchsten huet Uewerflächemagnete, awer an der leschter fällt se staark mat der Geschwindegkeet. De BMW i3-Motor huet en eenzegaartegen Hybridcharakter, dank engem Design, deen permanente Magnete kombinéiert an den "Reluctance"-Effekt, deen uewen beschriwwen ass. Also erreecht den Elektromotor déi héich Niveaue vu konstanter Kraaft an Dréimoment, déi charakteristesch fir Maschinnen mat engem elektresche begeeschterte Rotor sinn, awer wesentlech manner Gewiicht huet wéi si (déi lescht sinn effizient a ville respektéiert, awer net wat d'Gewiicht ugeet). No all deem ass et kloer datt d'Effizienz bei héijer Geschwindegkeet erofgeet, dofir soen ëmmer méi Hiersteller datt se sech op Zwee-Vitesse Transmissiounen fir Elektromotoren konzentréieren.

Froen an Äntwerten:

Wéi eng Motore benotzt Tesla? All Modeller vun der Mark Tesla sinn elektresch Gefierer, sou datt se exklusiv mat Elektromotoren ausgestatt sinn. Ënnert der Hood vu bal all Modell gëtt et en 3-Phas AC Induktiounsmotor.

Wéi funktionnéiert en Tesla Motor? En asynchronen Elektromotor funktionnéiert wéinst dem Optriede vun EMF wéinst der Rotatioun vun engem Magnéitfeld an engem stationäre Stator. Ëmgedréit gëtt zur Verfügung gestallt andeems d'Polaritéit op den Starterspiralen wiesselt.

Wou ass den Tesla Motor? Tesla Autoen sinn hënneschter Rad fueren. Dofir ass de Motor tëscht den hënneschte Achswellen. De Motor besteet aus engem Rotor an engem Stator, déi nëmmen duerch Lager a Kontakt matenee sinn.

Wéi vill weegt en Tesla Motor? D'Gewiicht vum montéierten Elektromotor fir Tesla Modeller ass 240 Kilogramm. Prinzipiell gëtt eng Ännerung vu Motore benotzt.