Typer av motorer som används i elfordon

Elbilar är inte något nytt för denna värld, men med den tekniska utvecklingen och ökad oro för att kontrollera föroreningar har den gett den en märkning av framtida rörlighet. EV-kärnan, förutom elbatterier, som ersätter förbränningsmotorerna är en elmotor. Den snabba utvecklingen inom kraftelektronik och styrtekniker har skapat ett utrymme för olika typer av elmotorer att användas i elfordon. De elektriska motorerna som används för fordonsapplikationer bör ha egenskaper som högt startmoment, hög effekttäthet, bra effektivitet etc.

Olika typer av elmotorer som används i elfordon

1. Motor i DC-serien
2. Borstlös likströmsmotor
3. Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM)
4. Tre fas AC induktionsmotorer
5. Switchade reluktansmotorer (SRM)

1. DC-serie motor

DC-motorns höga startmoment gör det till ett lämpligt alternativ för draganvändning. Det var den mest använda motorn för dragningstillämpning i början av 1900-talet. Fördelarna med denna motor är enkel hastighetskontroll och den tål också en plötslig ökning av belastningen. Alla dessa egenskaper gör den till en idealisk dragmotor. Den huvudsakliga nackdelen med DC-seriens motor är högt underhåll på grund av borstar och kommutatorer. Dessa motorer används i indiska järnvägar. Denna motor ingår i kategorin DC-borstade motorer.

2. Borstlösa likströmsmotorer

Det liknar likströmsmotorer med permanenta magneter. Det kallas borstlöst eftersom det inte har kommutator och borstarrangemang. Pendlingen sker elektroniskt i denna motor på grund av att dessa BLDC-motorer är underhållsfria. BLDC-motorer har dragegenskaper som högt startmoment, hög verkningsgrad runt 95-98%, etc. BLDC-motorer är lämpliga för design med hög effektdensitet. BLDC-motorerna är de mest föredragna motorerna för elektriska fordonstillämpningar på grund av dess dragegenskaper. Du kan lära dig mer om BLDC-motorer genom att jämföra det med normal borstad motor.

BLDC-motorer har vidare två typer:

i. Out-runner typ BLDC Motor:

I denna typ finns motorns rotor utanför och statorn finns inne. Det kallas också som navmotorer eftersom hjulet är direkt anslutet till den yttre rotorn. Denna typ av motorer kräver inget externt växelsystem. I några få fall har själva motorn inbyggda planetväxlar. Denna motor gör det totala fordonet mindre skrymmande eftersom det inte behöver något växelsystem. Det eliminerar också det utrymme som krävs för montering av motorn. Det finns en begränsning av motorns dimensioner som begränsar effekten i in-runner-konfigurationen. Denna motor föredras allmänt av elektriska cykeltillverkare som Hullikal, Tronx, Spero, lätta hastighetscyklar etc. Den används också av tvåhjulstillverkare som 22 Motors, NDS Eco Motors, etc.

ii. In-runner typ BLDC Motor:

I denna typ finns motorns rotor inuti och statorn är utanför som konventionella motorer. Dessa motorer kräver ett externt överföringssystem för att överföra kraften till hjulen, därför är out-runner-konfigurationen lite skrymmande jämfört med in-runner-konfigurationen. Många trehjulstillverkare som Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green, Volta Automotive använder BLDC-motorer. Scootertillverkare med låg och medelprestanda använder också BLDC-motorer för framdrivning.

Det är på grund av dessa skäl att det är allmänt föredraget motor för applikationer för elfordon. Den största nackdelen är den höga kostnaden på grund av permanentmagneter. Överbelastning av motorn över en viss gräns minskar livslängden för permanentmagneter på grund av termiska förhållanden.

3. Permanent magnetsynkronmotor (PMSM)

Denna motor liknar också BLDC-motor som har permanentmagneter på rotorn. I likhet med BLDC-motorer har dessa motorer även dragkraftegenskaper som hög effekttäthet och hög effektivitet. Skillnaden är att PMSM har sinusformad rygg EMF medan BLDC har trapesformad rygg EMF. Permanenta synkronmagnetmotorer finns för högre effekt. PMSM är det bästa valet för högpresterande applikationer som bilar, bussar. Trots de höga kostnaderna erbjuder PMSM induktionsmotorer hård konkurrens på grund av ökad effektivitet än de senare. PMSM är också dyrare än BLDC-motorer. De flesta biltillverkare använder PMSM-motorer för sina hybrid- och elfordon. Till exempel använder Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, zero motorcyklar S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3, etc. PMSM-motor för framdrivning.

4. Trefas AC-induktionsmotorer

De induktionsmotorer har inte en hög utgångs toque som likströmsseriemotorer enligt fast spänning och fast installation frekvens. Men denna egenskap kan ändras med hjälp av olika styrtekniker som FOC- eller v / f-metoder. Genom att använda dessa regleringsmetoder görs det maximala vridmomentet tillgängligt vid start av motorn vilket är lämpligt för draganvändning. Induktionsmotorer för ekorrbur har lång livslängd på grund av mindre underhåll. Induktionsmotorer kan utformas upp till en verkningsgrad på 92-95%. Den nackdelen av en induktionsmotor är att den kräver komplexa växelriktarkrets och styrning av motorn är svårt.

I permanentmagnetmotorer bidrar magneterna till flödestätheten B. Därför är det enkelt att justera värdet på B i induktionsmotorer jämfört med permanentmagnetmotorer. Det beror på att i induktionsmotorer kan värdet på B justeras genom att variera spänningen och frekvensen (V / f) baserat på momentkrav. Detta hjälper till att minska förlusterna vilket i sin tur förbättrar effektiviteten.

Tesla Model S är det bästa exemplet för att bevisa den höga prestandaförmågan hos induktionsmotorer jämfört med dess motsvarigheter. Genom att välja induktionsmotorer hade Tesla kanske velat eliminera beroendet av permanentmagneter. Även Mahindra Reva e2o använder en trefas induktionsmotor för sin framdrivning.Stora biltillverkare som TATA-motorer har planerat att använda induktionsmotorer i sina bilar och bussar. Tvåhjulstillverkaren TVS-motorer kommer att lansera en elektrisk skoter som använder induktionsmotor för framdrivning. Induktionsmotorer är det föredragna valet för prestandaorienterade elfordon på grund av dess billiga kostnad. Den andra fördelen är att den tål tuffa miljöförhållanden. På grund av dessa fördelar har de indiska järnvägarna börjat ersätta sina likströmsmotorer med växelströmsinduktionsmotorer.

5. Switchade reluktansmotorer (SRM)

Switchade reluktansmotorer är en kategori av variabel motståndsmotor med dubbel vikt. Switchade reluktansmotorer är enkla i konstruktionen och robusta. Rotorn på SRM är en bit laminerat stål utan lindningar eller permanentmagneter på den. Detta gör rotorns tröghet mindre vilket hjälper till med hög acceleration. SRM: s robusta karaktär gör den lämplig för applikationer med hög hastighet. SRM erbjuder också hög effekttäthet som är några nödvändiga egenskaper hos elfordon. Eftersom den genererade värmen begränsas till statorn är det lättare att kyla motorn. Den största nackdelen med SRM är komplexiteten i kontroll och ökning av kopplingskretsen. Det har också vissa bullerproblem. När SRM kommer in på den kommersiella marknaden kan den ersätta PMSM och induktionsmotorer i framtiden.

Insikter för att välja rätt motor för din EV

För att välja lämpliga elfordonsmotorermåste man först lista ned kraven på den prestanda som fordonet måste uppfylla, driftsförhållandena och kostnaderna för det. Till exempel applikationer med gokartfordon och tvåhjulingar som kräver mindre prestanda (oftast mindre än 3 kW) till en låg kostnad, det är bra att gå med BLDC Hub-motorer. För trehjulingar och tvåhjulingar är det också bra att välja BLDC-motorer med eller utan externt växelsystem. För högeffektiva applikationer som prestanda tvåhjulingar, bilar, bussar, lastbilar är det perfekta motorvalet PMSM eller induktionsmotorer. När den synkrona motståndsmotorn och den omkopplade motståndsmotorn har gjorts kostnadseffektiva som PMSM- eller induktionsmotorer, kan man ha fler alternativ för motortyper för elfordonstillämpning.