Test drive di u mutore sincronu: chì significa?

E vitture elettriche sò sempre annacquate da u sviluppu di e batterie

U sviluppu rapidu di i motori di trasmissione ibridi è u prugressu senza precedente in l'ultimi anni in u campu di i veiculi elettrichi sò u focu principale di u sviluppu di a tecnulugia di a batteria. Esigenu risorse massime da i sviluppatori è sò a sfida più grande per i cuncettori. Tuttavia, ùn si deve sottovalutà u fattu chì u prugressu in u sviluppu di a tecnulugia avanzata di ioni di litiu hè accumpagnatu da un prugressu significativu in u campu di a regulazione di a putenza di i currenti elettrichi è di i mutori elettrichi. Si hè rivelatu chì ancu se i mutori elettrichi anu alta efficienza, anu un campu seriu per u sviluppu.

I cuncettori aspettanu chì sta industria cresce à un ritmu estremamente altu, micca solu perchè i veiculi elettrichi diventanu sempre più cumuni, ma dinò perchè l'elettrificazione di i veiculi à mutore à combustione hè un elementu impurtante di i livelli di emissioni stabiliti in l'Unione Europea.

Mentre u mutore elettricu hà una longa storia, i cuncettori affrontanu oghje sfide. I mutori elettrichi, secondu u scopu, ponu avè un cuncepimentu strettu è un grande diametru o un diametru chjucu è un corpu longu. U so comportamentu in i veiculi elettrichi puri differisce da quellu di ibridi, duve esse tenutu in contu u calore generatu da u mutore à combustione interna. Per i veiculi elettrichi, a gamma di velocità hè più larga, è quelli installati in un sistema ibridu parallellu in a scatula di cambi devenu esse ottimizzati per operà in a gamma di velocità di u mutore à combustione. A maiò parte di e macchine operanu à alta tensione, ma e macchine elettriche 48 volt diventeranu più popolari.

Perchè i motori AC

Malgradu u fattu chì a fonte di elettricità in a persona di a batteria hè corrente diretta, i cuncettori di sistemi elettrichi attualmente ùn pensanu micca à aduprà mutori elettrichi in CC. Ancu tenendu contu di perdite di cunversione, unità AC, in particulare quelle sincrone, superanu e unità DC. Ma chì significa in realtà un mutore sincrunu o asincrunu? Vi presenteremu à sta parte di u mondu automobilisticu perchè mentre e vitture elettriche esistenu da tantu tempu in e vitture in forma di starters è alternatori, tecnulugie cumpletamente nove sò state introdotte di recente in questu spaziu.

Toyota, GM è BMW sò avà alcuni di i pochi pruduttori chì anu pigliatu u sviluppu è a produzzione di muturi elettrichi stessi. Ancu a filiale di Toyota Lexus furnisce questi dispositivi à una altra sucietà, Aisin di u Giappone. A maiò parte di e cumpagnie si basanu nantu à fornitori cum'è ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec o cumpagnie cinesi. Ovviamente, u rapidu sviluppu di sta attività permette à tali cumpagnie di prufittà di partenariati cù produttori di automobili. In quantu à u latu tecnologicu di e cose, oghje ghjornu, per i bisogni di i veiculi elettrichi è ibridi, i motori sincroni AC cun rotore esternu o internu sò aduprati principalmente.

A capacità di cunvertisce in modu efficiente e batterie DC in trifase AC è vice versa hè in gran parte da l'avanzate di a tecnulugia di cuntrollu. Tuttavia, i livelli attuali in l'elettronica di potenza ghjunghjenu à livelli assai volte più alti di quelli chì si trovanu in una rete elettrica domestica, è spessu superanu i 150 amperi. Questu genera assai calore chì l'elettronica di putenza deve trattà. Attualmente, u vulume di dispositivi di cuntrollu elettronicu hè sempre grande, perchè i dispositivi di controllo elettronicu à semiconduttore ùn ponu micca esse ridotti cù una bacchetta magica.

I muturi sincroni è asincroni sò un tipu di macchine elettriche rotative di campu magneticu chì anu una densità di putenza più alta. In generale, u rotore di un mutore d'induzione hè custituitu da un pacchettu simplice di fogli solidi cù avvolgimenti in cortu circuitu. A currente scorri in l'avvolgimentu di u stator in coppie opposte, cù a corrente da una di e trè fasi chì scorri in ogni paru. Siccomu in ognuna di elli hè cambiatu in fase di 120 gradi relative à l'altru, u chjamatu campu magneticu rotativu hè ottenutu. Questu, à u turnu, induce un campu magneticu in u rotore, è l'interazzione trà dui campi magnetichi - rotazione in u stator è u campu magneticu di u rotore, porta à l'arranamentu di l'ultimi è a rotazione sussegwente. In ogni casu, in stu tipu di mutore elettricu, u rotore hè sempre in daretu à u campu perchè s'ellu ùn ci hè micca un muvimentu relative trà u campu è u rotore, ùn induce micca un campu magneticu in u rotore. Cusì, u livellu di velocità massima hè determinata da a freccia di u currente di furnimentu è a carica. In ogni casu, per via di l'efficienza più alta di i mutori sincroni, a maiò parte di i fabricatori sò cun elli.

Motori sincroni

Queste unità anu una efficienza significativamente più alta è una densità di putenza. Una differenza significativa da un mutore à induzione hè chì u campu magneticu in u rotore ùn hè micca creatu da l'interazzione cù u stator, ma hè u risultatu sia di u currente chì scorre per i bobinaggi addiziunali installati in questu, sia di magneti permanenti. Cusì, u campu in u rotore è u campu in u statore sò sincroni, è a velocità massima di u mutore dipende ancu da a rotazione di u campu, rispettivamente, da a frequenza di u currente è di a carica. Per evità a necessità di alimentazione supplementaria à i ghjiru, chì aumenta u cunsumu d'energia è complica a regulazione attuale in i veiculi elettrichi muderni è i mudelli ibridi, sò usati mutori elettrichi cù a cusì chjamata eccitazione costante, i.e. cù magneti permanenti. Cum'è digià citatu, quasi tutti i pruduttori di tali vitture utilizanu attualmente unità di stu tippu, dunque, sicondu parechji esperti, ci serà sempre un prublema cù una mancanza di costosi elementi di terra rara neodimiu è disprosiu. I mutori sincroni venenu in diverse varietà è soluzioni tecnulugiche miste cume BMW o GM, ma vi ne diceremu di più.

Custruzzione

I motori di i veiculi puramente elettrici sò generalmente accoppiati direttamente à u differenziale di l'assi di trasmissione è a putenza hè trasferita à e roti per via di l'assi di l'assi, riducendu e perdite di trasmissione meccanica. Cù sta disposizione sottu u pianu, u centru di gravità hè ridutta è u disignu generale di blocchi diventa più compactu. A situazione hè completamente diversa cù u layout di mudelli hibridi. Per l'ibridi cumpleti, cum'è u modu unicu (Toyota è Lexus) è u modu duale (Chevrolet Tahoe), i mutori elettrici sò ligati in qualchì modu à l'ingranaggi planetarii in a trasmissione ibrida, in quale casu a compattezza richiede chì u so disignu sia più longu è più chjucu diamitru. In l'ibridi paralleli classici, i requisiti compacti significanu chì l'assemblea chì si mette trà u volante è a scatula di trasmissione hà un diametru più grande è hè abbastanza piatta, cù i pruduttori cum'è Bosch è ZF Sachs chì si basanu ancu in un designu di rotore in forma di discu. Ci hè ancu variazioni di u rotore - mentri in u Lexus LS 600h l'elementu rotativu hè situatu à l'internu, in certi mudelli Mercedes u rotore rotativu hè fora. L'ultimu disignu hè ancu estremamente convenientu in i casi induve i mutori elettrici sò stallati in i mozzi di rota.

Testu: Georgy Kolev