ما هي الخصائص التي يجب أن تلتقي بها المحركات الكهربائية؟
بناء على خصائص المركبات الكهربائية ، هناك متطلبات أعلى للمحركات المستخدمة. من أجل زيادة السرعة القصوى ، يجب أن يكون للمحرك قدرة لحظية وكثافة طاقة أكبر (W / kg) ؛ من أجل زيادة مسافة القيادة لشحنة واحدة ، يجب أن يكون المحرك ذو كفاءة أعلى ؛ ويتم توجيه السيارة الكهربائية ، لذلك يجب أن يكون للمحرك كفاءة عالية من السرعة العالية والمنخفضة ؛ بالإضافة إلى ذلك ، لديها قدرة قوية على التحميل الزائد وعزم دوران كبير بدءا واستجابة عزم الدوران بسرعة. تقل سرعة السيارة الكهربائية عند بدء التشغيل وتسلقها ، ولكن يلزم أن يكون عزم الدوران كبيراً ؛ العزم المطلوب للتشغيل العادي صغير ، والسرعة عالية. يجب أن تكون خاصية عزم الدوران الثابت عند السرعة المنخفضة والخاصية الثابتة ذات السرعة العالية ، ونطاق سرعة التشغيل للمحرك عريضًا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون المحرك قويًا وموثوقًا به ، كما أنه يتمتع بدرجة معينة من مقاومة الغبار والمياه ، ولا يمكن أن تكون التكلفة مرتفعة جدًا.
في الوقت الحاضر ، من منظور تكنولوجيا المحركات الناضجة ، يبدو محرك التردد المحول أكثر توافقاً مع احتياجات المركبات الكهربائية في خصائص تقنية مختلفة ، ولكن لم يتم تعميمها بعد. وتستخدم محركات متزامنة مغناطيس دائم على نطاق واسع ، مثل Kia K5 Hybrid ، Roewe E50 ، Tengshi ، Beiqi EU260 ، الخ. كل من Tesla ModelX و ModelS تستخدم محركات غير متزامنة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا قسمت بالنوع الحالي ، يمكن تقسيمها إلى محرك DC ومحرك AC. من الجدول أدناه ، يمكننا الحصول على فكرة عامة عن خصائص المحركات الأربعة النموذجية.
في الأيام الأولى لتطوير المركبات الكهربائية ، استخدمت معظم السيارات الكهربائية محركات التيار المستمر كمحركات قيادة. هذا النوع من تكنولوجيا المحركات ناضج نسبياً ، مع تحكم سهل وتنظيم سرعة ممتاز. لقد كان الأكثر استخداما على نطاق واسع في مجال المحركات التي تنظم السرعة. ومع ذلك ، نظرًا للهيكل الميكانيكي المعقد لمحرك DC ، فإن قدرته على التحميل الزائد الفوري وزيادة تحسين سرعة المحرك محدودة ، وفي حالة التشغيل على المدى الطويل ، سيتم فقد الهيكل الميكانيكي للمحرك وتكلفة الصيانة سيتم زيادة. بالإضافة إلى ذلك ، تؤدي الشرارة الناتجة عن الفرشاة أثناء تشغيل المحرك إلى تسخين العضو الدوار ، مما قد يتسبب في حدوث تداخل كهرومغناطيسي عالي التردد ويؤثر على أداء الأجهزة الكهربائية الأخرى للمركبة. نظرًا لأوجه القصور السابقة لمحركات التيار المستمر ، فقد نجحت المركبات الكهربائية الحالية في القضاء على محركات التيار المستمر.
في مجال مركبات الطاقة الجديدة ، تستخدم المحركات المتزامنة دائمة المغناطيس. يشير ما يسمى المغناطيس الدائم إلى إضافة مغناطيس دائم عند تصنيع دوار المحرك ، بحيث يتم تحسين أداء المحرك بشكل أكبر. إن ما يسمى بالمزامنة يعني أن سرعة الدوران للدوار ثابتة دائمًا مع التردد الحالي لملف الجزء الثابت. لذلك ، من خلال التحكم في تردد دخل التيار لللفيف الثابت للمحرك ، سيتم التحكم في سرعة السيارة للمركبة في النهاية. بالمقارنة مع أنواع أخرى من المحركات ، فإن أكبر ميزة للمحركات المتزامنة دائمة المغناطيس هي أنها تتميز بكثافة طاقة أعلى وكثافة لعزم الدوران. بصراحة ، بالمقارنة مع أنواع أخرى من المحركات ، تكون المحركات المتزامنة دائمة المغناطيس بنفس الكتلة والحجم. يمكن أن يوفر أقصى إنتاج للطاقة والتسارع لمركبات الطاقة الجديدة. هذا هو السبب أيضا في أن المحرك المتزامن الدائم للمغناطيس هو الخيار الأول لغالبية شركات تصنيع السيارات في صناعة السيارات الجديدة للطاقة ، والتي لديها متطلبات عالية للغاية في الفضاء والوزن الذاتي. ومع ذلك ، فإن المحركات المتزامنة دائمة المغناطيس لها أيضا عيوبها الخاصة. سوف تحتوي المادة المغناطيسية الدائمة على الدوار على تسوس مغناطيسي تحت ظروف درجات الحرارة العالية ، الاهتزاز وظروف التيار الزائد ، وبالتالي فإن المحرك يكون عرضة للتلف في ظروف العمل المعقدة نسبيا. علاوة على ذلك ، فإن سعر المواد المغناطيسية الدائمة مرتفع نسبياً ، لذلك فإن المحرك بأكمله ونظام التحكم فيه مكلفان.
بالمقارنة مع المحركات المتزامنة دائمة المغناطيس ، فإن المحركات غير المتزامنة تتميز بميزات منخفضة التكلفة ، عملية بسيطة ، عملية موثوقة ودائمة ، صيانة مريحة ، ويمكن أن تتحمل التغييرات الكبيرة في درجة حرارة التشغيل. وعلى العكس من ذلك ، يمكن أن يؤدي تغيير درجة الحرارة بشكل كبير إلى إتلاف المحرك المتزامن المغنطيسي الدائم. على الرغم من أن المحرك غير المتزامن ليس مهيمنًا من حيث الوزن والحجم ، إلا أن نطاقه الواسع من السرعات وسرعات الذروة التي تصل إلى 20000 دورة في الدقيقة ، حتى إذا لم تتطابق مع التفاضليين التفاضليين ، يمكنه تلبية متطلبات السرعة في الرحلات البحرية عالية السرعة من هذه الفئة ، كما هو الحال بالنسبة لوزن الحياة تأثير الأميال ، يمكن أن كثافة الطاقة العالية للبطارية 18650 "التستر" وزن المحرك. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الاستقرار الممتاز للمحرك غير المتزامن هو أيضًا أحد الأسباب المهمة التي تجعل Tesla تختار.
وباعتباره نوعًا جديدًا من المحركات ، فإن محرك التردد المغير له أبسط تركيبة مقارنة بأنواع أخرى من محركات الدفع. الجزء الثابت والدوار هما هيكلان قطبين بارزان يتكونان من صفائح الفولاذ السليكونية العادية. لا يوجد متعرجا على الدوار. إنه مجهز بملف مركّز بسيط ، له العديد من المزايا مثل الهيكل البسيط والقوي ، الموثوقية العالية ، الوزن الخفيف ، التكلفة المنخفضة ، الكفاءة العالية ، إرتفاع درجة الحرارة المنخفض وسهولة الصيانة. علاوة على ذلك ، فهي تتميز بالقدرة الممتازة على التحكم في نظام التحكم في السرعة DC وهي مناسبة للبيئات القاسية. إنها مناسبة جدا للاستخدام كمحرك للقيادة للسيارات الكهربائية. وقد تم التنبؤ بها من قبل الخبراء كحصان الظلام في مجال السيارات الكهربائية.
