An sähkömoottorion laite, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi, ja Faradayn keksinnöstä, ensimmäisestä sähkömoottorista lähtien, olemme pystyneet elämään elämäämme ilman tätä laitetta kaikkialla.
Nykyään autot muuttuvat nopeasti pääasiassa mekaanisista laitteista sähkökäyttöisiksi, ja moottoreiden käyttö autoissa yleistyy. Monet ihmiset eivät ehkä osaa arvata, kuinka monta moottoria heidän autossaan on, ja seuraava johdanto auttaa sinua löytämään autosi moottorit.
Moottorien sovellukset autoissa
Sähkösäätöisen istuimen sijainti on ihanteellinen paikka moottorin löytämiseen. Edullisissa autoissa moottorit tarjoavat tyypillisesti etu- ja takasäätöä sekä selkänojan kallistusta. Premium-autoissasähkömoottoritvoi säätää korkeutta, esimerkiksi istuintyynyn alaosan kallistusta, ristiselän tukea, niskatuen säätöä ja istuintyynyn kovuutta, sekä muita ominaisuuksia, joita voidaan käyttää ilman sähkömoottoreita. Muita sähkömoottoreita käyttäviä istuinominaisuuksia ovat sähköinen istuinten taitto ja takaistuinten sähköinen kuormitus.
Tuulilasinpyyhkijät ovat yleisin esimerkkisähkömoottorisovelluksia nykyaikaisissa autoissa. Tyypillisesti jokaisessa autossa on ainakin yksi pyyhkijänmoottori etupyyhkijöille. Takalasinpyyhkijät ovat yhä suositumpia katumaastureissa ja autoissa, joissa on lato-ovet, mikä tarkoittaa, että takalasinpyyhkijät ja vastaavat moottorit ovat useimmissa autoissa. Toinen moottori pumppaa pesunestettä tuulilasiin ja joissakin autoissa ajovaloihin, joissa voi olla oma pieni pyyhin.
Lähes jokaisessa autossa on puhallin, joka kierrättää ilmaa lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmässä; monissa ajoneuvoissa on kaksi tai useampi tuuletin matkustamossa. Paremmissa ajoneuvoissa on myös tuulettimet istuimissa istuintyynyjen tuuletusta ja lämmön jakautumista varten.
Ennen ikkunat avattiin ja suljettiin usein käsin, mutta nykyään sähköikkunat ovat yleisiä. Jokaisessa ikkunassa, myös kattoluukuissa ja takaikkunoissa, on piilotettu moottori. Näissä ikkunoissa käytettävät toimilaitteet voivat olla niinkin yksinkertaisia kuin releet, mutta turvallisuusvaatimukset (kuten esteiden havaitseminen tai esineiden puristaminen) johtavat älykkäämpien toimilaitteiden käyttöön, joissa on liikkeenvalvonta ja käyttövoiman rajoitus.
Auton lukituksesta on tulossa kätevämpää siirryttäessä manuaalisesta sähköiseen. Moottoroidun ohjauksen etuihin kuuluvat kätevät ominaisuudet, kuten etäkäyttö, sekä parannettu turvallisuus ja älykkyys, kuten automaattinen lukituksen avautuminen törmäyksen jälkeen. Toisin kuin sähköikkunoissa, sähkökäyttöisissä ovenlukoissa on oltava mahdollisuus manuaaliseen käyttöön, joten tämä vaikuttaa moottorin suunnitteluun ja sähkökäyttöisen ovenlukon rakenteeseen.
Kojelaudan tai mittariston osoittimet ovat saattaneet kehittyä valodiodeiksi (LEDeiksi) tai muuntyyppisiksi näytöiksi, mutta nykyään jokainen mittaristo käyttää pieniä sähkömoottoreita. Muita mukavuutta lisääviä moottoreita ovat yleiset ominaisuudet, kuten sivupeilien taittuminen ja asennon säätö, sekä tunnelmallisemmat sovellukset, kuten avattavat katot, sisäänvedettävät polkimet ja lasiset väliseinät kuljettajan ja matkustajan välillä.
Konepellin alla sähkömoottorit ovat yleistymässä monissa muissa paikoissa. Monissa tapauksissa sähkömoottorit korvaavat hihnakäyttöisiä mekaanisia komponentteja. Esimerkkejä ovat jäähdytyspuhaltimet, polttoainepumput, vesipumput ja kompressorit. Näiden toimintojen vaihtamisessa hihnakäytöstä sähkökäyttöön on useita etuja. Yksi on se, että käyttömoottoreiden käyttö nykyaikaisissa elektronisissa laitteissa on energiatehokkaampaa kuin hihnojen ja hihnapyörien käyttö, mikä johtaa etuihin, kuten parempaan polttoainetehokkuuteen, pienempään painoon ja pienempiin päästöihin. Toinen etu on, että sähkömoottoreiden käyttö hihnojen sijaan antaa enemmän vapautta mekaanisessa suunnittelussa, koska pumppujen ja puhaltimien asennuspaikkoja ei tarvitse rajoittaa jokaiseen hihnapyörään kiinnitettävä serpentiinihihna.
Ajoneuvojen moottoritekniikan trendit
Sähkömoottorit ovat välttämättömiä yllä olevassa kaaviossa merkityissä paikoissa, ja myöhemmin, kun autosta tulee elektronisempi ja autonominen ajo ja älykkyys edistyvät, sähkömoottoreita käytetään autoissa yhä enemmän, ja myös käyttömoottorien tyypit muuttuvat.
Kun aiemmin useimmat autojen moottorit käyttivät tavallisia 12 V:n autojärjestelmiä, kaksoisjännitejärjestelmät, 12 V ja 48 V, ovat nyt yleistymässä. Kaksoisjännitejärjestelmä mahdollistaa osan suuremmista virtakuormista poistamisen 12 V:n akusta. 48 V:n syötön etuna on nelinkertainen virrankulutuksen väheneminen samalla teholla sekä kaapeleiden ja moottorin käämien painon väheneminen. Suuria virtakuormia vaativia sovelluksia, jotka voidaan päivittää 48 V:n tehoon, ovat esimerkiksi käynnistysmoottorit, turboahtimet, polttoainepumput, vesipumput ja jäähdytyspuhaltimet. 48 V:n sähköjärjestelmän asentaminen näille komponenteille voi säästää polttoaineenkulutuksessa noin 10 prosenttia.
Moottorityyppien ymmärtäminen
Eri sovellukset vaativat erilaisia moottoreita, ja moottorit voidaan luokitella monella eri tavalla.
1. Luokittelu käyttövirtalähteen perusteella - Moottori voidaan luokitella käyttövirtalähteen mukaan tasavirtamoottoreihin ja vaihtovirtamoottoreihin. Vaihtovirtamoottorit jaetaan myös yksivaihemoottoreihin ja kolmivaihemoottoreihin.
2. Toimintaperiaatteen mukaan - moottorit voidaan jakaa rakenteensa ja toimintaperiaatteensa mukaan tasavirtamoottoriin, asynkronimoottoriin ja synkronimoottoriin. Synkroniset moottorit voidaan jakaa myös kestomagneettimoottoreihin, reluktanssimoottoreihin ja hystereesimoottoreihin. Asynkroniset moottorit voidaan jakaa induktiomoottoriin ja vaihtovirtakommutaattorimoottoriin.
3. Luokittelu käynnistys- ja käyntitavan mukaan - Moottori voidaan käynnistys- ja käyntitavan mukaan jakaa kondensaattorikäynnistettyyn yksivaiheiseen asynkronimoottoriin, kondensaattorikäynnistettyyn yksivaiheiseen asynkronimoottoriin, kondensaattorikäynnistettyyn yksivaiheiseen asynkronimoottoriin ja jaetun vaiheen yksivaiheiseen asynkronimoottoriin.
4. Luokittelu käytön mukaan - sähkömoottorit voidaan jakaa käyttötarkoituksen mukaan käyttömoottoreihin ja ohjausmoottoreihin. Käyttömoottorit jaetaan sähkömoottorilla varustettuihin sähkötyökaluihin (mukaan lukien poraus-, kiillotus-, hionta-, uritus-, leikkaus-, avarrus- ja muut työkalut), sähkömoottorilla varustettuihin kodinkoneisiin (mukaan lukien pesukoneet, sähkötuulettimet, jääkaapit, ilmastointilaitteet, nauhurit, videonauhurit, DVD-soittimet, pölynimurit, kamerat, hiustenkuivaajat, sähköparranajokoneet jne.) sekä muihin yleiskäyttöisiin pienkoneisiin ja -laitteisiin (mukaan lukien erilaiset pienet työstökoneet, pienkoneet, lääketieteelliset laitteet, elektroniset instrumentit jne.). Ohjausmoottorit jaetaan askelmoottoreihin ja servomoottoreihin.
5. Luokittelu roottorin rakenteen mukaan - roottorin rakenteen mukaan moottori voidaan jakaa häkkimäiseen induktiomoottoriin (vanhaa standardia kutsutaan oravanhäkkimäiseksi asynkronimoottoreiksi) ja lankakäämittyyn roottoriin perustuvaan induktiomoottoriin (vanhaa standardia kutsutaan lankakäämityksi asynkronimoottoreiksi).
6. Luokittelu käyttönopeuden mukaan - Moottori voidaan käyttönopeuden mukaan jakaa suurnopeusmoottoreihin, hidasnopeusmoottoreihin, vakionopeusmoottoreihin ja nopeusmoottoreihin.
Tällä hetkellä useimmat auton korisovelluksissa käytettävät moottorit käyttävät harjallisia tasavirtamoottoreita, mikä on perinteinen ratkaisu. Näitä moottoreita on helppo käyttää ja ne ovat suhteellisen edullisia harjojen tarjoaman kommutointitoiminnon ansiosta. Joissakin sovelluksissa harjattomat tasavirtamoottorit (BLDC) tarjoavat merkittäviä etuja tehotiheyden suhteen, mikä vähentää painoa ja parantaa polttoainetaloutta ja vähentää päästöjä. Valmistajat valitsevatkin BLDC-moottoreita tuulilasinpyyhkijöissä, lämmitys-, ilmanvaihto- ja ilmastointijärjestelmien (LVI) puhaltimissa ja pumpuissa. Näissä sovelluksissa moottorit käyvät yleensä pitkiä aikoja pikemminkin kuin lyhytaikaisesti, kuten sähköikkunoissa tai sähköistuimissa, joissa harjallisten moottoreiden yksinkertaisuus ja kustannustehokkuus ovat edelleen etuja.
Sähköajoneuvoihin sopivat sähkömoottorit
Siirtyminen polttoainetehokkaista ajoneuvoista täysin sähköisiin ajoneuvoihin tarkoittaa siirtymistä moottorikäyttöisiin moottoreihin autojen ytimessä.
Sähköajoneuvon sydän on moottorikäyttöjärjestelmä, joka koostuu moottorista, tehomuuntimesta, useista tunnistimista ja virtalähteestä. Sähköajoneuvoihin sopivia moottoreita ovat: tasavirtamoottorit, harjattomat tasavirtamoottorit, asynkroniset moottorit, kestomagneettitahtimoottorit ja reluktanssimoottorit.
Tasavirtamoottori on moottori, joka muuntaa tasavirtasähköenergian mekaaniseksi energiaksi, ja sitä käytetään laajalti sähkötehon vastuksissa hyvän nopeudensäätökykynsä ansiosta. Sillä on myös suuri käynnistysmomentti ja suhteellisen yksinkertainen ohjaus, joten kaikki koneet, jotka käynnistyvät raskaalla kuormituksella tai vaativat tasaista nopeudensäätöä, kuten suuret käännettävät valssimyllyt, vinssit, sähköveturit, raitiovaunut ja niin edelleen, soveltuvat tasavirtamoottorin käyttöön.
Harjaton tasavirtamoottori sopii hyvin sähköajoneuvojen kuormitusominaisuuksiin. Sen alhaisen nopeuden ja suuren vääntömomentin ominaisuudet mahdollistavat suuren käynnistysmomentin, joka täyttää sähköajoneuvojen kiihtyvyysvaatimukset. Samalla se voi toimia matalalla, keskisuurella ja suurella nopeusalueella. Sillä on myös korkea hyötysuhde ja se on kevyesti kuormitettuna erittäin tehokas. Haittapuolena on, että itse moottori on monimutkaisempi kuin vaihtovirtamoottori ja ohjain on monimutkaisempi kuin harjallinen tasavirtamoottori.
Asynkroninen moottori eli induktiomoottori on laite, jossa roottori asetetaan pyörivään magneettikenttään ja pyörivän magneettikentän vaikutuksesta syntyy pyörivä vääntömomentti, jolloin roottori pyörii. Asynkronisen moottorin rakenne on yksinkertainen, helppo valmistaa ja huoltaa, sillä on lähes vakionopeuskuormitusominaisuudet, ja se täyttää useimpien teollisuus- ja maataloustuotantokoneiden vaatimukset. Asynkronisen moottorin nopeus ja sen pyörivän magneettikentän synkroninen nopeus ovat kuitenkin kiinteät, joten nopeuden säätö on huonoa, ei yhtä taloudellista kuin tasavirtamoottorilla ja joustavaa. Lisäksi asynkroniset moottorit eivät ole yhtä järkeviä suuritehoisissa ja pieninopeuksisissa sovelluksissa kuin synkroniset moottorit.
Pysyvämagneettimoottori on synkronimoottori, joka synnyttää synkronisen pyörivän magneettikentän roottorina toimivien kestomagneettien virittämänä. Kolmivaiheiset staattorikäämit reagoivat ankkurin läpi pyörivän magneettikentän vaikutuksesta indusoiden kolmivaiheisia symmetrisiä virtoja. Kestomagneettimoottori on kooltaan pieni, kevyt, pienellä pyörivällä inertialla ja suurella tehotiheydellä, mikä sopii rajoitetusti tilaa käyttäviin sähköajoneuvoihin. Lisäksi sillä on suuri vääntömomentin ja inertian suhde, suuri ylikuormituskapasiteetti ja suuri lähtömomentti erityisesti pienillä pyörimisnopeuksilla, mikä sopii tietokoneohjattujen ajoneuvojen käynnistyskiihdytykseen. Siksi kestomagneettimoottorit ovat yleisesti tunnustettuja kotimaisissa ja ulkomaisissa sähköajoneuvosessioissa, ja niitä on käytetty useissa sähköajoneuvoissa. Esimerkiksi Japanissa useimmat sähköajoneuvot ovat kestomagneettimoottorien varassa, joita käytetään Toyota Prius -hybridiautossa.
Julkaisun aika: 31. tammikuuta 2024