尼古拉·特斯拉電動車

電動機比內燃機效率高得多。 為什麼和何時

基本事實是，電動汽車的問題與能源有關，但可以從不同的角度來看待。 就像生活中我們認為理所當然的許多事情一樣，電動汽車中的電動機和控制系統被認為是這些車輛中最高效、最可靠的設備。 然而，為了實現這種狀態，他們在進化上走了很長一段路——從發現電和磁之間的聯繫到將其有效地轉化為機械力。 在談論內燃機技術發展的背景下，這個話題經常被低估，但越來越有必要更多地談論稱為電動機的機器。

一兩個馬達

如果您查看電動機的性能圖，無論其類型如何，您都會注意到它的效率超過 85%，通常超過 90%，並且在 75% 左右的負載下效率最高。 最大限度。 隨著電動機功率和尺寸的增加，效率範圍也相應擴大，甚至可以更早達到最大值——有時在 20% 的負載下。 然而，硬幣還有另一面——儘管更高效率的範圍擴大了，但使用非常強大的電機和非常低的負載會再次導致頻繁進入低效率區域。 因此，有關電動機的尺寸、功率、數量（一個或兩個）和用途（一個或兩個，取決於負載）的決策是汽車製造過程中設計工作的一部分。 在這種情況下，可以理解為什麼最好有兩個電機而不是一個非常強大的電機，也就是說，這樣它就不會經常進入低效率區域，並且可以在低負載時關閉它。 因此，在部分負載下，例如在 Tesla Model 3 Performance 中，僅使用後置發動機。 在動力較弱的版本中，它是唯一的，而在動態較大的版本中，異步的連接到前軸。 這是電動汽車的另一個優勢——可以更輕鬆地增加功率，根據效率要求使用模式，雙動力總成是一個有用的副作用。 然而，與內燃機不同，低負載時的低效率並不能阻止這樣一個事實，即使在這種情況下，電動機由於其根本不同的工作原理和磁場之間的相互作用而在零速度下產生推力。 上述效率事實是發動機設計和運行模式的核心——正如我們所說，在低負載下連續運行的超大型發動機效率低下。

隨著電動汽車的快速發展，電機生產的多樣性正在擴大。 越來越多的協議和安排正在製定中，寶馬和大眾等一些製造商設計和製造自己的汽車，其他製造商購買與該業務相關的公司的股份，還有一些外包給博世等供應商。 在大多數情況下，如果您閱讀電動型號的規格，您會發現其電機是“交流永磁同步”。 然而，特斯拉先驅在這個方向上使用了其他解決方案——所有以前型號的異步電機以及異步和所謂的組合。 “3 Performance 車型中的電阻開關電機作為後橋驅動。 在僅後輪驅動的廉價版本中，它是唯一的。 奧迪還在 q-tron 車型上使用感應電機，並在即將推出的 e-tron Q4 上使用同步和異步電機的組合。 它究竟是關於什麼的？

尼古拉·特斯拉電動車

Nikola Tesla 發明了異步電動機或換言之“異步”電動機（早在 19 世紀後期）這一事實與特斯拉汽車模型是由這種機器提供動力的少數汽車之一的事實沒有直接關係…… 事實上，特斯拉電機的工作原理在 60 年代開始流行，當時半導體器件在陽光下逐漸興起，美國工程師 Alan Coconi 開發了便攜式半導體逆變器，可以將直流 (DC) 電池轉換為交流 (AC) ) 感應電機所需，反之亦然（在恢復過程中）。 這種逆變器（也稱為工程逆變器）和 Coconi 開發的電動機的組合成為臭名昭著的 GM EV1 以及更精緻的運動型 tZERO 的基礎。 以創造普銳斯和發現 TRW 專利期間從豐田尋找日本工程師為例，特斯拉的創造者發現了 tZERO 汽車。 最終，他們購買了 tZero 許可證並用它來製造跑車。
感應電動機的最大優點是它不使用永磁體，不需要昂貴或稀有金屬，而昂貴或稀有金屬也經常在會給消費者造成道德困境的條件下開採。 但是，異步和永磁同步電動機都充分利用了半導體器件中的技術進步，以及利用場效應晶體管和後來的雙極隔離晶體管（IGBT）創建MOSFET的優勢。 正是這種進步使得有可能製造出所述的緊湊型逆變器設備，並且通常可以製造出電動汽車中的所有功率電子設備。 有效地將DC轉換為三相AC電池，反之亦然的能力似乎微不足道，這在很大程度上歸因於控制技術的進步，但應牢記的是，電力電子設備中的電流達到的水平比家用水平高出許多倍。電網，通常值超過150安培。 這會產生電力電子必須處理的大量熱量。

但是回到電動機問題。 像內燃機一樣，它們可以分為不同的資格，“正時”就是其中之一。 實際上，這是在磁場的產生和相互作用方面更為重要的不同構造方法的結果。 儘管電池使用者的電源是直流電，但電氣系統的設計人員甚至沒有考慮使用直流電動機。 即使考慮到轉換損耗，交流單元，尤其是同步單元也優於直流單元。 那麼，同步或異步電動機實際上意味著什麼呢？

電動汽車公司

同步電動機和異步電動機都是具有較高功率密度的旋轉磁場電機類型。 通常，感應轉子由簡單的一堆實心板，鋁或銅製成的金屬棒（近年來越來越多）組成，並且線圈處於閉環狀態。 電流以相反的對在定子繞組中流動，來自三相中任一相的電流在每對中流動。 由於在它們各自中，它相對於彼此，即所謂的旋轉磁場，相移了120度。 轉子繞組與由定子產生的磁場產生的磁場線的交點導致轉子中的電流流動，類似於變壓器上的相互作用。
產生的磁場與定子中的“旋轉”相互作用，從而導致轉子機械夾緊並隨後旋轉。 然而，對於這種類型的電動機，轉子總是滯後於磁場，因為如果磁場與轉子之間沒有相對運動，則轉子中將不會感應出磁場。 因此，最大速度水平取決於電源電流和負載的頻率。 但是，由於同步電動機的更高效率，大多數製造商都堅持使用它們，但是由於上述某些原因，特斯拉仍然是異步電動機的擁護者。

是的，這些機器更便宜，但它們確實有缺點，所有用 Model S 測試過多次連續加速的人都會告訴你性能是如何隨著每次迭代而急劇下降的。 感應過程和電流流動會導致發熱，當機器在高負載下未冷卻時，熱量會積聚，其性能會顯著降低。 出於保護目的，電子設備會減少電流量並降低加速性能。 還有一件事 - 要用作發電機，感應電機必須被磁化 - 也就是說，通過定子“傳遞”初始電流，定子在轉子中產生磁場和電流以啟動過程。 然後他就可以自己吃飯了。

異步或同步電動機

同步單元具有明顯更高的效率和功率密度。 感應電動機之間的一個顯著區別是，轉子中的磁場不是通過與定子的相互作用感應出來的，而是電流流過安裝在其中的附加繞組或永磁體的結果。 因此，轉子中的磁場和定子中的磁場是同步的，但是最大電動機速度也取決於磁場的旋轉，分別取決於電流頻率和負載。 為了避免向繞組提供額外的電源，這會增加電力消耗並使電流控制複雜化，在現代電動汽車和混合動力車型中使用了具有所謂恆定勵磁的電動機。 帶有永久磁鐵。 如已經提到的，這種車輛的幾乎所有製造商當前都使用這種類型的單元，因此，根據許多專家的說法，仍然存在短缺昂貴的稀土釹和的問題。 減少其使用是該領域工程師的需求之一。

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轉子鐵芯的設計為改善電機性能提供了最大的潛力。
有表面安裝磁鐵、盤形轉子、內部內置磁鐵的各種技術解決方案。 這裡有趣的是特斯拉的解決方案，它使用上述稱為開關磁阻電機的技術來驅動 Model 3 的後軸。 “磁阻”或磁阻是與導磁率相反的術語，類似於材料的電阻和導電性。 這種類型的電動機利用磁通量傾向於通過材料中磁阻最小的部分的現象。 結果，它以物理方式置換了它流過的材料，以便以最小的阻力通過零件。 這種效應在電動機中用於產生旋轉運動 - 為此，轉子中交替使用具有不同磁阻的材料：硬（以鐵氧體釹盤的形式）和軟（鋼盤）。 為了穿過電阻較低的材料，來自定子的磁通量使轉子旋轉，直到它被定位到這樣做為止。 通過電流控制，磁場不斷將轉子旋轉到舒適的位置。 也就是說，由於磁場以最小阻力流過材料的趨勢和轉子旋轉的結果效果，磁場的相互作用不會引發旋轉到這樣的程度。 通過交替使用不同的材料，可以減少昂貴部件的數量。

根據設計，效率曲線和扭矩隨發動機轉速變化。 最初，感應電動機的效率最低，最高的是表面磁鐵，但後者隨速度急劇下降。 由於結合了永磁體和上述“磁阻”效應的設計，BMW i3 發動機具有獨特的混合特性。 因此，電動機實現了高水平的恆定功率和扭矩，這是具有電勵磁轉子的機器的特徵，但重量卻比它們輕得多（後者在許多方面都很有效，但不是在重量方面）。 畢竟，很明顯效率在高速下降，這就是為什麼越來越多的製造商表示他們將專注於電動機的雙速變速器。

問題與解答：

特斯拉使用什麼發動機？ 所有特斯拉車型都是電動汽車，因此它們只配備了電動機。 幾乎每個型號的引擎蓋下都有一個三相交流感應電機。

特斯拉發動機是如何工作的？ 異步電動機由於磁場在靜止定子中的旋轉而產生電動勢而工作。 反向行駛由啟動線圈上的極性反轉提供。

特斯拉發動機在哪裡？ 特斯拉汽車是後輪驅動。 因此，電機位於後橋軸之間。 電機由轉子和定子組成，它們僅通過軸承相互接觸。

特斯拉發動機的重量是多少？ 為特斯拉車型組裝的電動機的重量為 240 公斤。 基本上使用了一種發動機改裝。