Waar is de motor van een elektrische auto van gemaakt?
Een elektrische automotor bestaat voornamelijk uit een rotor en een stator. De rotor is het bewegende deel van de motor en bestaat meestal uit een magnetische kern omgeven door spoelen van koperdraad.
De stator is het vaste deel van de motor dat de rotor omgeeft en bestaat ook uit koperdraadspoelen die eromheen zijn gerangschikt.
Wanneer elektrische stroom door de statorspoelen vloeit, genereert het een magnetisch veld dat de rotor doet draaien. Om de snelheid en het koppel van de motor te regelen, wordt een elektronische schakelaar of regelaar gebruikt om de hoeveelheid stroom die naar de statorspoelen wordt gestuurd, aan te passen.
De behuizing, die de externe structuur van de motor vormt, herbergt alle interne componenten en beschermt de motor tegen externe elementen.
Afhankelijk van de koelvereisten kunnen sommige elektromotoren worden uitgerust met koelsystemen zoals radiatoren of ventilatoren om de warmte die tijdens de werking wordt gegenereerd af te voeren.
Wat is het verschil tussen een verbrandingsmotor en een elektromotor?
Het verschil tussen een verbrandingsmotor en een elektromotor in een elektrische auto ligt in de manier waarop ze werken en de energiebron die ze gebruiken.
- Verbrandingsmotor:
- De warmtemotor zet warmte-energie om in mechanische energie.
- Hij werkt door brandstof (benzine of diesel) in de cilinders te verbranden.
- Verbrandingsmotoren hebben over het algemeen een maximumsnelheid van minder dan 8.000 toeren per minuut.
- Ze hebben een hoog vermogens- en koppelbereik, maar alleen over een klein toerentalbereik.
- Ze maken lawaai en trillingen wanneer ze in werking zijn.
- Hun onderhoud is complexer vanwege de gevoelige mechanische onderdelen en vloeistoffen (olie, brandstof) die beheerd moeten worden..
- Elektrische motor:
- De elektromotor zet elektrische energie om in mechanische energie en omgekeerd.
- Het werkt dankzij de elektromagnetische kracht die door magneten wordt opgewekt.
- Er zijn drie soorten elektromotoren: gelijkstroom, synchrone wisselstroom en asynchrone wisselstroom.
- De elektromotoren kunnen hoge snelheden bereiken, soms tot 16.000 toeren per minuut, terwijl ze over dit hele bereik een goed koppel- en vermogensniveau behouden.
- Ze zijn stil, vereisen weinig onderhoud en hebben minder gevoelige mechanische onderdelen.
- Elektrische auto's gebruiken gelijkstroom- of wisselstroommotoren.
In principe gebruikt de verbrandingsmotor brandstofverbranding, terwijl de elektromotor op elektriciteit werkt.
De elektrische auto's geven de voorkeur aan elektromotoren vanwege hun efficiëntie, stilte en onderhoudsgemak.
Hoe werkt een elektrische motor in een elektrisch voertuig?
Een elektromotor in een elektrisch voertuig zet de elektrische energie die opgeslagen is in de batterij van het voertuig om in een mechanische beweging om de wielen aan te drijven. Dit zijn de belangrijkste stappen in de werking van een elektromotor in een elektrisch voertuig:
- Stroomvoorziening Elektriciteit wordt geleverd door de accu van het voertuig. Deze batterij slaat elektriciteit meestal op in de vorm van gelijkstroom (DC), maar kan ook worden gebruikt om energie op te slaan in de vorm van wisselstroom (AC), afhankelijk van het ontwerp van het systeem.
- Omzetting naar wisselstroom Als de batterij elektriciteit levert in de vorm van gelijkstroom (DC), wordt een gelijkstroom-naar-wisselstroomomzetter (DC-AC) gebruikt om de elektriciteit om te zetten in wisselstroom (AC). De meeste elektromotoren werken op wisselstroom.
- Activering van de motor Zodra de elektriciteit is omgezet in wisselstroom, wordt deze naar de elektromotor gestuurd. De motor is uitgerust met spoelen van koperdraad die rond een stator en een rotor zijn geplaatst, meestal bestaande uit permanente magneten. Wanneer er wisselstroom op de statorspoelen wordt gezet, creëert dit een roterend magnetisch veld.
- Rotatie van de rotor Het roterende magnetische veld induceert een magnetische kracht in de rotor, waardoor deze gaat draaien. Deze roterende beweging wordt via een geschikt transmissiesysteem, zoals een differentieel en een aandrijfas, naar de wielen van het voertuig overgebracht, waardoor het voertuig uiteindelijk vooruit wordt gestuwd.
- Snelheids- en koppelregeling De elektromotor kan elektronisch worden geregeld om de rotorsnelheid en het afgegeven koppel aan te passen. Dit optimaliseert de prestaties van het voertuig onder verschillende rijomstandigheden, zoals accelereren, remmen en cruisen.
Elektrische automotor: wat zijn de voordelen?
Prestaties en energie-efficiëntie
Elektrische automotoren bieden verschillende voordelen ten opzichte van traditionele verbrandingsmotoren op het gebied van prestaties en energie-efficiëntie. Hier volgen enkele van deze voordelen:
- Hoge energie-efficiëntie Elektromotoren zetten een groter deel van de elektrische energie om in beweging dan verbrandingsmotoren, die een groot deel van de energie afgeven in de vorm van warmte.
- Momentaan koppel Elektromotoren: Elektromotoren produceren een maximaal koppel vanaf het opstarten en leveren een snelle, soepele acceleratie zonder de aanlooptijd die nodig is bij verbrandingsmotoren.
- Snelle respons: De elektromotoren reageren snel op commando's, wat resulteert in een beter rijgevoel en een directe gasrespons.
- Minder onderhoud Elektromotoren hebben minder bewegende delen en minder onderdelen die aan slijtage onderhevig zijn dan verbrandingsmotoren, waardoor er minder onderhoud nodig is en de bijbehorende kosten lager zijn.
- Stille werking Elektromotoren zijn veel stiller dan verbrandingsmotoren, wat zorgt voor een stillere rijervaring en minder geluidsoverlast.
- Geen lokale uitstoot Elektrische auto's produceren geen schadelijke uitlaatemissies en helpen zo de luchtkwaliteit in stedelijke gebieden te verbeteren en de algehelekoolstofvoetafdruk te verkleinen, vooral wanneer ze worden aangedreven door hernieuwbare energiebronnen.
- Recuperatieremming Regeneratieve remsystemen zetten een deel van de kinetische energie van de auto om in elektrische energie, die vervolgens terug naar de accu kan worden gevoerd om de totaleactieradius van het voertuig te vergroten.
- Flexibel ontwerp Elektrische motoren zijn compacter en kunnen flexibeler in een voertuig worden geplaatst, waardoor ontwerpers meer vrijheid hebben om innovatieve interieurindelingen te maken en de beschikbare ruimte te optimaliseren.
Minder bewegende onderdelen
Met minder bewegende delen dan verbrandingsmotoren bieden elektrische automotoren een grotere betrouwbaarheid, minder onderhoud, een eenvoudiger ontwerp en een stillere rijervaring.
Door de complexiteit van zuiger- en klepsystemen weg te nemen, profiteren elektrische auto's van een efficiënter en duurzamer alternatief voor de aandrijving van voertuigen.
Levensduur van de elektrische batterij
De levensduur van de accu van een elektrische auto hangt af van een aantal factoren, waaronder accutechnologie, oplaadomstandigheden, rijgewoonten en onderhoud. Moderne lithium-ion-accu's zijn ontworpen om meerdere jaren mee te gaan bij juist gebruik en onderhoud, en worden vaak gedekt door garanties tot 8 jaar of 160.000 kilometer.
Fabrikanten en bestuurders kunnen praktijken toepassen om de levensduur van de batterij te verlengen, zoals het vermijden van herhaalde volledige laadcycli en het handhaven van een optimale lading.
Als de batterij beschadigd is, kunnen bepaalde vervangings- of reparatieopties de nuttige levensduur van het elektrische voertuig verlengen.
Lees meer: Actieradius, vermogen, batterij: hoe werkt een elektrische auto?
Wat zijn de verschillende soorten elektrische automotoren?
Gelijkstroommotoren
Gelijkstroom (DC) elektromotoren zijn elektrische machines die elektrische energie omzetten in mechanische energie. Ze worden aangedreven door een gelijkstroombron, zoals een batterij of gelijkrichter. Gelijkstroommotoren worden in een groot aantal toepassingen gebruikt, van kleine elektronische apparaten tot grote elektrische voertuigen.
Het werkingsprincipe van een gelijkstroommotor is gebaseerd op de wisselwerking tussen een magnetisch veld en een stroomvoerende geleider. Het magnetische veld wordt gecreëerd door permanente magneten of elektromagneten.
De stroomvoerende geleider is meestal rond een zachte ijzeren kern gewikkeld. Wanneer er stroom door de geleider vloeit, creëert deze een magnetisch veld dat in wisselwerking staat met het magnetische veld dat door de permanente magneten of elektromagneten wordt gecreëerd. Deze interactie creëert een kracht die de rotor van de motor doet draaien.
Wisselstroommotoren
De komst van nieuwe ontwikkelingen in de vermogenselektronica heeft het gemakkelijker gemaakt om wisselstroommotoren in elektrische voertuigen te integreren. Om asynchrone en synchrone motoren efficiënt van stroom te voorzien, moet een systeem nu een driefasenomvormer tussen de accu en de motor bevatten. Deze omvormer moet de stroom in beide richtingen kunnen schakelen, zodat de machine tijdens het vertragen in de generatormodus gebruikt kan worden.
Om deze motoren aan te sturen, moeten twee belangrijke parameters geregeld worden: de spanning en de frequentie van het wisselstroomsignaal dat door de omvormer geleverd wordt. Om de frequentie aan te passen, bedient u gewoon de zes schakelaars met een variabele frequentie. Wat de spanning betreft, moet de omvormer ook een pulsbreedtemodulatiefunctie (PWM) hebben om deze effectief te regelen.
De motor met variabele reluctantie
Deze motor is gebaseerd op het reluctantieprincipe, met een rotor die volledig uit plaatstaal bestaat en wikkelingen in de stator. Het grootste voordeel van dit type motor zijn de lage verliezen in de rotor, met een minimale hoeveelheid geïnduceerde stroom en relatief lage lagertemperaturen.
Ondanks de aantrekkelijkheid in termen van kosten en eenvoud van fabricage, brengt deze motor echter uitdagingen met zich mee, met name in termen van complexe regeling, niet-sinusvormige stromen, beperkte luchtspleet en een specifieke omvormerstructuur (in 4 of 6 fasen) die specifiek is voor deze technologie. Daarnaast moet er rekening worden gehouden met zaken als het beheer van gegenereerd geluid en aanzienlijke koppelschommelingen bij lage snelheden.
De asynchrone motor
In dit type motor wordt de stator gevoed met driefasige sinusvormige stromen, die een roterend magnetisch veld creëren. Dit magnetische veld induceert stromen in de rotor, waardoor deze met een iets lagere snelheid draait dan het roterende magnetische veld van de stator. Het snelheidsverschil tussen deze twee elementen wordt slip genoemd, wat de belangrijkste zwakte van asynchrone motoren is: hoe groter het verschil, hoe lager het rendement van de motor.
Dit type motor werkt zonder borstels of magneten en is uitgerust met een snelheidssensor. Hoewel de dynamiek van het koppel minder is dan die van een machine met magneten, is de besturing eenvoudiger dan die van synchrone machines. Asynchrone motoren bieden een bevredigend rendement bij lage belastingen, maar vereisen een kleine luchtspleet, waardoor ze ongeschikt zijn voor gebruik in wielmotoren. Ze genereren aanzienlijke verliezen bij hoge koppelniveaus en lage snelheden (als gevolg van rotormagnetisatie) en zijn over het algemeen omvangrijker en zwaarder dan magneetmachines.
De synchrone motor
Synchrone motoren, gekenmerkt door slipvrije motoren, trekken momenteel de aandacht van fabrikanten van elektrische voertuigen vanwege hun superieure prestaties op het gebied van koppel/gewichtsverhouding, vermogensdichtheid en efficiëntie. Deze motoren vallen uiteen in twee hoofdcategorieën: gewikkelde motoren en permanente-magneetmotoren.
De gewikkelde synchrone motor gebruikt een rotorwikkeling om het magnetische veld te genereren en biedt een koppeldichtheid die vergelijkbaar is met die van asynchrone motoren. De besturing is eenvoudiger dan die van permanente magneetmotoren, met regeling van het rotorveld via een elektronische regelaar met laag vermogen en borstels om de stroom naar de rotor te leiden. Hoewel ze lage deellastverliezen en een goed rendement bij hoge belasting hebben, nemen ze meer ruimte in en bieden ze een lagere koppeldynamiek dan magneetmotoren.
Synchrone motoren met permanente magneet hebben daarentegen geen rotorwikkeling nodig, waardoor ze lichter zijn en geen jouleverliezen bij de rotor hebben, terwijl statorverliezen gemakkelijker af te voeren zijn. Deze motoren bieden een maximaal massakoppel voor radiale fluxmachines, een hoge koppeldynamiek en zeer snelle reactietijden.
Hun besturing is echter complexer met sinusvormige stromen en een positiesensor, en ze hebben aanzienlijke verliezen bij gedeeltelijke belasting en hoge snelheid. Ze zijn ook duurder vanwege de prijs van NdFeB-magneten, die ongeveer 30% van de totale productiekosten uitmaken.
Vergelijkingstabel tussen de verschillende typen elektromotoren
| Gelijkstroommachine | Gewikkelde synchrone machine | Magneetmachine | Reluctantiemachine | Asynchrone machine | |
|---|---|---|---|---|---|
| Compact | - | + | ++ | + | - |
| Verliezen bij lage snelheid | - | + | ++ | + | - |
| Hoge-snelheidsverliezen | + | ++ | - | ++ | ++ |
| Akoestiek | + | + | + | - | + |
| Betrouwbaarheid | - | + | ++ | ++ | ++ |
| Industriële maturiteit voor autotractie | ++ | + | ++ | - | + |
| Eenvoudig te produceren | - | - | + | ++ | ++ |
| Kosten | - | + | - | ++ | ++ |
Conclusie
Tot slot zorgen elektromotoren voor een revolutie in de automobiliteit dankzij hun efficiëntie, duurzaamheid en verminderde impact op het milieu.
Met voortdurende innovatie en de steun van experts in elektrische mobiliteit zoals Beev, houdt de toekomst de belofte in van elektrische voertuigen.e toekomst houdt de belofte in van elektrische voertuigen.
Klaar om elektrisch te gaan? Neem vandaag nog contact op met Beev voor meer informatie!
Met Beev
Overschakelen naar
Elektrische auto's
of installeer uw
Oplaadstation
Voor particulieren en bedrijven
