An elektromotorEen elektromotor is een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie, en sinds Faraday de eerste elektromotor uitvond, kunnen we vrijwel overal leven zonder dit apparaat.
Auto's veranderen tegenwoordig in hoog tempo van overwegend mechanisch naar elektrisch aangedreven voertuigen, en het gebruik van elektromotoren in auto's neemt steeds meer toe. Veel mensen weten misschien niet hoeveel motoren er in hun auto zitten, en de volgende inleiding helpt u te ontdekken welke motoren er in uw auto aanwezig zijn.
Toepassingen van motoren in auto's
Om erachter te komen waar de motor in uw auto zit, is de elektrische stoel de ideale plek om hem te vinden. In economy-auto's zorgen motoren meestal voor het verstellen van de stoel in de lengterichting en het kantelen van de rugleuning. In premium auto's...elektromotorenHiermee kunnen bijvoorbeeld de hoogteverstelling, de hellingshoek van het zitkussen, de lendensteun, de hoofdsteun en de stevigheid van het zitkussen worden geregeld, naast andere functies die zonder elektromotor kunnen worden gebruikt. Andere stoelfuncties die wel gebruikmaken van elektromotoren zijn het elektrisch inklappen van de stoelen en het elektrisch laden van de achterstoelen.
Ruitenwissers zijn het meest voorkomende voorbeeld vanelektromotorToepassingen in moderne auto's. Elke auto heeft doorgaans minstens één ruitenwissermotor voor de voorruitwissers. Achterruitwissers worden steeds populairder bij SUV's en auto's met een openslaande achterklep, wat betekent dat achterruitwissers en bijbehorende motoren in de meeste auto's aanwezig zijn. Een andere motor pompt ruitenwisservloeistof naar de voorruit en in sommige auto's ook naar de koplampen, die elk hun eigen kleine wisser hebben.
Bijna elke auto heeft een ventilator die lucht door het verwarmings- en koelsysteem circuleert; veel voertuigen hebben twee of meer ventilatoren in het interieur. Luxere auto's hebben ook ventilatoren in de stoelen voor ventilatie van de kussens en warmteverdeling.
Vroeger werden ramen vaak handmatig geopend en gesloten, maar tegenwoordig zijn elektrische ramen gangbaar. In elk raam, inclusief schuifdaken en achterruiten, zijn verborgen motoren ingebouwd. De actuatoren voor deze ramen kunnen zo simpel zijn als relais, maar veiligheidseisen (zoals het detecteren van obstakels of het vastklemmen van objecten) leiden tot het gebruik van slimmere actuatoren met bewegingsbewaking en krachtbegrenzing.
De overstap van handmatige naar elektrische bediening van autosloten maakt ze steeds handiger. De voordelen van gemotoriseerde bediening zijn onder andere handige functies zoals bediening op afstand, en verbeterde veiligheid en intelligentie, zoals automatisch ontgrendelen na een aanrijding. In tegenstelling tot elektrische ramen moeten elektrische portiersloten de mogelijkheid tot handmatige bediening behouden, wat van invloed is op het ontwerp van de motor en de structuur van het elektrische portierslot.
Indicatoren op dashboards of instrumentenpanelen zijn misschien geëvolueerd naar led's of andere soorten displays, maar tegenwoordig gebruikt elke wijzerplaat en meter kleine elektromotoren. Andere motoren die het comfort verhogen, zijn te vinden in gangbare functies zoals het inklappen en verstellen van zijspiegels, maar ook in meer bijzondere toepassingen zoals cabriodaken, intrekbare pedalen en glazen scheidingswanden tussen bestuurder en passagier.
Onder de motorkap worden elektromotoren steeds vaker gebruikt, ook op diverse andere plekken. In veel gevallen vervangen elektromotoren mechanische onderdelen die door riemen worden aangedreven. Denk bijvoorbeeld aan radiateurventilatoren, brandstofpompen, waterpompen en compressoren. Het overschakelen van riemaandrijving naar elektrische aandrijving biedt diverse voordelen. Zo is het gebruik van elektromotoren in moderne elektronische apparatuur energiezuiniger dan het gebruik van riemen en poelies, wat resulteert in een lager brandstofverbruik, een lager gewicht en minder uitstoot. Een ander voordeel is dat elektromotoren in plaats van riemen meer ontwerpvrijheid bieden, omdat de montageposities van pompen en ventilatoren niet langer beperkt worden door de serpentine-riem die aan elke poelie bevestigd moet worden.
Trends in motortechnologie voor voertuigen
Elektromotoren zijn onmisbaar op de plaatsen die in het bovenstaande diagram zijn aangegeven. Naarmate auto's steeds elektronischer worden en de ontwikkeling van autonoom rijden en intelligente systemen vordert, zullen elektromotoren steeds vaker in auto's worden gebruikt en zal ook het type motor voor de aandrijving veranderen.
Waar voorheen de meeste motoren in auto's gebruik maakten van standaard 12V-systemen, worden systemen met dubbele spanning (12V en 48V) nu steeds gangbaarder. Met een systeem met dubbele spanning kunnen sommige hogere stroombelastingen niet langer rechtstreeks van de 12V-accu worden afgenomen. Het voordeel van een 48V-voeding is een viervoudige vermindering van de stroomsterkte bij hetzelfde vermogen, en de bijbehorende gewichtsvermindering van kabels en motorwikkelingen. Toepassingen met een hoge stroombelasting die kunnen worden omgebouwd naar 48V-voeding zijn onder andere startmotoren, turboladers, brandstofpompen, waterpompen en koelventilatoren. Het gebruik van een 48V-elektrisch systeem voor deze componenten kan een brandstofbesparing van ongeveer 10 procent opleveren.
Inzicht in motorische typen
Verschillende toepassingen vereisen verschillende motoren, en motoren kunnen op diverse manieren worden gecategoriseerd.
1. Classificatie op basis van de stroombron - Afhankelijk van de stroombron kan de motor worden ingedeeld in gelijkstroommotoren (DC-motoren) en wisselstroommotoren (AC-motoren). AC-motoren worden verder onderverdeeld in eenfasige motoren en driefasige motoren.
2. Op basis van het werkingsprincipe - afhankelijk van de structuur en het werkingsprincipe kunnen motoren worden onderverdeeld in gelijkstroommotoren (DC-motoren), asynchrone motoren en synchrone motoren. Synchrone motoren kunnen verder worden onderverdeeld in permanentmagneet-synchrone motoren, reluctantie-synchrone motoren en hysterese-motoren. Asynchrone motoren kunnen worden onderverdeeld in inductiemotoren en wisselstroomcommutatormotoren.
3. Classificatie op basis van de start- en bedrijfsmodus - motoren kunnen op basis van de start- en bedrijfsmodus worden onderverdeeld in condensatorgestarte eenfasige asynchrone motoren, condensatorgestuurde eenfasige asynchrone motoren, condensatorgestarte eenfasige asynchrone motoren met bedrijfsmodus en gesplitste eenfasige asynchrone motoren.
4. Classificatie op basis van gebruik - Elektromotoren kunnen op basis van hun toepassing worden onderverdeeld in aandrijfmotoren en regelmotoren. Aandrijfmotoren worden gebruikt in elektrisch gereedschap (zoals boren, polijsten, slijpen, sleuven maken, snijden, ruimen en ander gereedschap), huishoudelijke apparaten (zoals wasmachines, ventilatoren, koelkasten, airconditioners, bandrecorders, videorecorders, dvd-spelers, stofzuigers, camera's, haardrogers, elektrische scheerapparaten, enz.) en andere algemene kleine machines en apparatuur (zoals diverse kleine werktuigen, kleine machines, medische apparatuur, elektronische instrumenten, enz.). Regelmotoren worden onderverdeeld in stappenmotoren en servomotoren.
5. Classificatie op basis van de rotorstructuur - motoren kunnen op basis van de rotorstructuur worden onderverdeeld in kooiankermotoren (de oude standaard wordt dit asynchrone kooiankermotor genoemd) en draadgewonden rotorinductiemotoren (de oude standaard wordt dit asynchrone draadgewonden motor genoemd).
6. Classificatie op basis van de bedrijfssnelheid - motoren kunnen op basis van hun bedrijfssnelheid worden onderverdeeld in hogesnelheidsmotoren, lagesnelheidsmotoren, motoren met constante snelheid en motoren met variabele snelheid.
Momenteel maken de meeste motoren in carrosseriebouwtoepassingen gebruik van gelijkstroommotoren met borstels, een traditionele oplossing. Deze motoren zijn eenvoudig aan te sturen en relatief goedkoop dankzij de commutatiefunctie van de borstels. In sommige toepassingen bieden borstelloze gelijkstroommotoren (BLDC-motoren) aanzienlijke voordelen op het gebied van vermogensdichtheid, wat resulteert in een lager gewicht, een lager brandstofverbruik en lagere emissies. Fabrikanten kiezen daarom steeds vaker voor BLDC-motoren in ruitenwissers, ventilatoren en pompen voor interieurverwarming, -ventilatie en -airconditioning (HVAC). In deze toepassingen draaien motoren doorgaans gedurende langere perioden, in tegenstelling tot kortstondige toepassingen zoals elektrische ramen of elektrische stoelen, waar de eenvoud en kosteneffectiviteit van motoren met borstels nog steeds een voordeel bieden.
Elektromotoren geschikt voor elektrische voertuigen
De overgang van brandstofzuinige voertuigen naar volledig elektrische voertuigen zal leiden tot een verschuiving naar elektromotoren als centraal onderdeel van de auto.
Het aandrijfsysteem is het hart van een elektrisch voertuig en bestaat uit een motor, een vermogensomvormer, diverse detectiesensoren en een voeding. Geschikte motoren voor elektrische voertuigen zijn onder andere: gelijkstroommotoren (DC-motoren), borstelloze DC-motoren, asynchrone motoren, permanentmagneet-synchrone motoren en geschakelde reluctantiemotoren.
Een DC-motor zet gelijkstroom (DC) om in mechanische energie en wordt veel gebruikt in elektrische aandrijvingen vanwege de goede snelheidsregeling. Daarnaast kenmerkt de motor zich door een groot aanloopkoppel en een relatief eenvoudige aansturing. Daarom is de DC-motor geschikt voor machines die onder zware belasting starten of een constante snelheidsregeling vereisen, zoals grote walserijen, lieren, elektrische locomotieven, trams, enzovoort.
De borstelloze DC-motor sluit perfect aan bij de belastingseigenschappen van elektrische voertuigen. Met zijn hoge koppel bij lage toerentallen kan hij een groot startkoppel leveren om te voldoen aan de acceleratie-eisen van elektrische voertuigen. Tegelijkertijd kan hij werken in een breed snelheidsbereik, van laag tot hoog. Hij heeft ook een hoog rendement, zelfs bij lichte belasting. Het nadeel is dat de motor zelf complexer is dan een AC-motor en dat de controller complexer is dan die van een geborstelde DC-motor.
Een asynchrone motor, oftewel een inductiemotor, is een apparaat waarbij de rotor zich in een roterend magnetisch veld bevindt. Onder invloed van dit roterende magnetische veld wordt een roterend koppel opgewekt, waardoor de rotor gaat draaien. De structuur van een asynchrone motor is eenvoudig, waardoor deze gemakkelijk te produceren en te onderhouden is. De motor heeft een bijna constante snelheid en kan voldoen aan de eisen van de meeste industriële en agrarische machines. De snelheid van de asynchrone motor is echter gelijk aan de snelheid van het roterende magnetische veld, waardoor de snelheidsregeling beperkt is. Dit maakt de motor minder economisch en minder flexibel dan een gelijkstroommotor. Bovendien zijn asynchrone motoren minder geschikt voor toepassingen met hoog vermogen en lage snelheid dan synchrone motoren.
Een permanentmagneet-synchrone motor is een synchrone motor die een synchroon roterend magnetisch veld genereert door de excitatie van permanentmagneten. Deze magneten fungeren als rotor en wekken een roterend magnetisch veld op. De driefasige statorwikkelingen reageren via het anker onder invloed van dit roterende magnetische veld, waardoor driefasige symmetrische stromen worden geïnduceerd. De permanentmagneetmotor is klein, licht, heeft een lage rotatietraagheid en een hoge vermogensdichtheid, waardoor hij geschikt is voor elektrische voertuigen met beperkte ruimte. Bovendien heeft hij een grote koppel-traagheidsverhouding, een sterk overbelastingsvermogen en een groot uitgangskoppel, met name bij lage toerentallen, wat hem geschikt maakt voor de acceleratie vanuit stilstand in een elektrisch aangedreven voertuig. Daarom worden permanentmagneetmotoren algemeen erkend door zowel nationale als internationale elektrische voertuiggemeenschappen en worden ze in veel elektrische voertuigen gebruikt. Zo worden de meeste elektrische voertuigen in Japan aangedreven door permanentmagneetmotoren, zoals die in de Toyota Prius hybride.
Geplaatst op: 31 januari 2024