Двигатели в электромобилях легкие, мощные и не требуют обслуживания

История электродвигателей такая же длинная, как и история двигателей внутреннего сгорания. В начале развития автомобилей даже было время, когда электрические двигатели доминировали в двигателях автомобилей.

Таким образом, электродвигатель был давно и хорошо известным устройством в промышленности, но даже сегодня он все еще развивается, уверены в Skoda Auto. При этом основные технические принципы остаются в основном неизменными.

Электродвигатель – высокоэффективное устройство, превосходящее в этом отношении двигатели внутреннего сгорания. В то время как лучшие на сегодня двигатели внутреннего сгорания имеют максимальный КПД около 40%, электродвигатели обычно вдвое лучше. Благодаря этому они могут оптимально использовать энергию для питания автомобиля.

Также интересно как менялись батареи электромобилей за последние 5 лет

Простой дизайн

Высокий КПД электродвигателей обусловлен принципом их работы. Существует много типов электродвигателей, но основной принцип очень похож для всех типов. Электрический двигатель имеет статор (статическую часть, которая не двигается) и ротор, вращающуюся часть, которая используется для передачи движущей силы. Внешней частью электродвигателя обычно является статор, а внутренней – ротор. Вращение вызвано изменениями электромагнитного поля, вызванными прохождением электрического тока.

Схема электродвигателя. Иллюстрация Skoda

Сегодня существует два типа электродвигателей, которые широко используются в электромобилях. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, поэтому их используют по-разному.

В частности, существуют синхронные и асинхронные электродвигатели. Последние всегда используют переменный ток для создания движущей силы, поэтому электромобиль всегда должен быть оснащен инвертором, поскольку аккумулятор является источником постоянного электрического тока.

Оба типа электродвигателей, которые широко используются сегодня, можно найти в семействе электромобилей Škoda Enyaq и в новой Škoda Elroq. "В своей базовой конфигурации платформа MEB использует синхронный электродвигатель с постоянными магнитами для привода задних колес. В случае полного привода к передней оси добавляется асинхронный электродвигатель", - говорит Олдржих Визибло из отдела разработки электромоторов и шасси.

Почему такая разница в этих двигателях? Причина проста. Синхронный электродвигатель с постоянным магнитом обычно достигает большей эффективности в широком диапазоне оборотов (то есть скорости автомобиля). Асинхронный электродвигатель идеально подходит для требуемой пиковой мощности и общей эффективности привода. Технически разница между ними заключается в том, что синхронный двигатель имеет одинаковую скорость вращения ротора с электрическим полем статора и использует постоянные магниты в вагонах-платформах MEB. Зато асинхронный двигатель имеет другую (более низкую) скорость ротора. Асинхронные двигатели не используют постоянные магниты, имеют минимальные потери и поэтому не увеличивают энергопотребление автомобиля, когда не используются для его движения.

Разрез электродвигателя. Фото Škoda

Удобный для пользователя

“С точки зрения пользователя, электродвигатели обладают рядом преимуществ. Они обеспечивают плавный поток крутящего момента и мощности, могут выдавать максимальный крутящий момент на минимальных оборотах и рассчитаны на максимальные нагрузки, как и двигатели внутреннего сгорания. По сути, двигатель не требует технического обслуживания в течение всего срока службы автомобиля”, – добавляет коллега Vyziblo Иржи Шлехта.

Кстати какие тарифы на зарядку электромобилей в Украине

Пользователи электромобилей имеют ряд других преимуществ. К ним относится ровный пол для пассажиров автомобиля. Ведь электродвигатель встроен в конструкцию автомобиля. При соответствующей конструкции это возможно благодаря отсутствию выхлопной системы, а в случае с полным приводом – отсутствия карданного вала, поскольку на каждой оси есть электродвигатель.

Еще одним практическим преимуществом электродвигателей является рекуперация. Электродвигатели в электромобилях также могут работать как генератор электроэнергии во время торможения. Это не только спасает тормоза автомобиля от износа, но и возвращает часть энергии в аккумуляторы, чего не может сделать традиционный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания (без гибридной силовой установки).

Состав электродвигателя. Фото Skoda

Если хорошо спроектировать, электродвигатели также могут быть экологически чистыми. Например, детали, изготовлены из алюминиевой смеси, можно повторно использовать для новых деталей в рамках процесса переработки. Медные обмотки двигателя также перерабатываются.

Текущая цель разработки электродвигателей для автомобилей – сократить использование постоянных магнитов синхронных электродвигателей с содержанием драгоценных металлов.

Одним из примеров такого устройства является двигатель, который заменяет дорогие постоянные магниты стандартными медными обмотками, подобными обмоткам статора. Известный как синхронный двигатель с возбуждением. Этот тип двигателя обычно используется в промышленности, а его использование в автомобилях обусловлено оптимальным соотношением цены и производительности. С другой стороны, он не такой компактный и выдвигает повышенные требования к электронике управления мощностью. "Цель состоит в том, чтобы уменьшить количество редких и драгоценных металлов, содержащихся в магнитах, или вообще обойтись без них", - заключает Иржи Шлехта.