Elmotorer finns överallt. Det skulle förmodligen inte vara lätt att säga att den moderna civilisationen som vi känner den kanske inte ser likadan ut om det inte var för uppfinningen av elmotorn. Elmotorer är också allestädes närvarande i ditt dagliga liv, från elektriska vattenpumpar till elmotorer som driver kylfläktar.
Men på senare tid beror den största hypen kring elmotorn på den enorma spridningen av elbilar.
Om du frågar dig själv hur en EV-motor fungerar, har du kommit till rätt ställe. Läs vidare för alla detaljer om hur EV-motorer fungerar och hur det kan jämföras med en förbränningsmotor.
Vad är en induktionselektrisk motor?
Induktionsmotorn är ett tekniskt underverk. Det roliga är att den här typen av elmotor uppfanns av Nikola Tesla, och den elektriska bilföretag som bär hans namn använder också induktionsmotorer för några av sina berömda elektriska fordon. Model S, i synnerhet, och dess Model X-kusin, använder AC-induktionsmotorer (med de nyare modellerna med en permanentmagnet synkronmotor plus en induktionsmotor). Generellt sett är en induktionsmotor en motor som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi med hjälp av ett inducerat magnetfält.
Det är förmodligen bland de tre bästa uppfinningarna genom tiderna, och det är inte en överdrift. Induktionsmotorn är ganska enkel, med den enda rörliga delen är dess rotor, vilket är anledningen till att elfordons drivlinor skulle visa sig vara mycket tillförlitliga när åren hopar sig. Av en slump är detta en av nyckeln fördelarna med elbilar framför bensindrivna bilar när det gäller tillförlitlighet. Induktionsmotorn har en stationär del som kallas statorn, tillsammans med en inre del som faktiskt snurrar som kallas rotorn.
Rotorn har en axel som korsar sig genom den som kan användas för att flytta saker när rotorn snurrar. Ett exempel på detta är en snurrande fläkt kopplad till en induktionsmotors axel eller kanske en EV: s hjul som rör sig som ett resultat av den mekaniska rörelsen av rotorns axel. AC-induktionsmotorn finns inte bara i elbilar; det är en stapelvara i alla aspekter av vardagen. Många moderna fabriksmaskiner använder AC-induktionsmotorer, särskilt om tillförlitlighet och låga driftskostnader är avgörande.
Det är en av huvudorsakerna till att vissa elbilar med prestanda använder induktionsmotorer. De är extremt pålitliga och dessutom mycket effektiva. Medan induktionsmotorer producerar sin beskärda del av värme (vilket är anledningen till att de ofta har fläktar och fenor inbyggda i designen), är de extremt effektiva. Enligt US Department of Energy, Elbilar kan faktiskt använda mer än 77 % av den elektriska kraft de får från en laddning direkt till fordonets hjul. Enligt samma källa kan bensindrivna bilar bara samlas för att omvandla allt från 12%-30% av den energi de har lagrat i bensin till användbar kraft direkt vid bilens hjul.
Elbilar konverterar om 77 % av den elektriska energin från elnätet till kraften vid hjulen. Konventionella bensinfordon konverterar bara ca 12%–30% av energin som lagras i bensin för att driva vid hjulen.
Detta är ett stort problem och är en av anledningarna Elfordon är bättre för miljön, speciellt när den är ansluten till en ren strömkälla.
Hur fungerar en AC-induktionsmotor?
Enkelt uttryckt fungerar AC-induktionsmotorn genom att elektrifiera ledande kopparspolar placerade runt statorn. Växelströmmen som flyter genom kopparspolarna inducerar ett roterande magnetfält. Uppenbarligen, i en EV, levereras elektriciteten som gör att detta steg inträffar av EV: s batteri.
Batterier producerar dock likström, så innan elektriciteten från batteriet kan omvandlas till mekanisk energi av det elektriska motorn måste den genomgå ett mellansteg genom en växelriktare som omvandlar den batteriförsörjade likströmmen till den nödvändiga växelströmmen kraft. Det roterande elektromagnetiska fältet som alstras i statorn har till följd att det inducerar en ström i rotorn när den rör sig, vilket i sin tur inducerar ett elektromagnetiskt fält i rotorn. Det är därför induktionsmotorer har namnet induktion – eftersom de fungerar genom att inducera ett magnetfält.
Magin uppstår när den roterande EMF inducerar en elektrisk ström i rotorn, som i sin tur producerar sin egen EMF som tvingar rotorn att snurra längs, efter det roterande magnetfältet i stator. Rotorn snurrar axeln, som är den användbara delen av elmotorn, vilket möjliggör skapandet av mekanisk energi från elektrisk kraft. När det gäller elbilar betyder hur dessa elmotorer levererar kraft att vridmomentet är tillgängligt direkt, vilket ICE-bilar inte ens kan börja konkurrera med.
Fördelar med elmotorer framför förbränningsmotorer
Den första uppenbara fördelen med elmotorer jämfört med förbränningsmotorer är den drastiska minskningen av rörliga delar. Om du tittar på någon grundläggande animation av en gasmotor kontra en elmotor som snurrar, kommer du genast att märka hur mycket mer komplicerad processen är för gasmotorn. Minskningen av rörliga delar korrelerar direkt med underhållet av dessa olika kraftverk.
Med elmotorn är det egentligen inte mycket som kan gå fel, speciellt på grund av slitage. Samtidigt har förbränningsmotorn massor av rörliga delar som kan bli dåliga. Därmed inte sagt att en elmotor inte kan gå sönder, men om den saknar många av de delar som går dåligt i en gasdriven motor kommer det inte att finnas något behov av att byta ut dem.
En av de stora bristerna i vanliga motorer är kamkedjan (eller remmen), som inte ens finns i en elmotor. Som tidigare nämnts är vridmomentleverans också ett stort plus för elbilar eftersom de kan leverera omedelbart vridmoment, vilket bidrar till den dramatiska känslan du får när du accelererar en elbil.
Induktionsmotorer har funnits för alltid, men är fortfarande revolutionerande
Det roliga med induktionsmotorer är att de inte är en ny uppfinning på något sätt. De har också använts överallt i åratal, men nyligen har dessa motorer fått det erkännande de alltid har förtjänat på grund av vågen av elbilar som tar över våra vägar. Induktionsmotorn är fortfarande ett fantastiskt tekniskt underverk efter alla dessa år, och ny forskning och utveckling borde bidra till att göra den ännu mer övertygande.
