Электродвигатель

Электродвигатели используются в качестве силовых установок "экологичных" автомобилей: электромобилей, гибридов и автомобилей, работающих на топливных элементах.Однако даже в самом простом бензиновом семейном седане можно найти десятки маломощных электромоторов разного назначения.

История применения электромоторов в конструкции автомобиля

Общее представление об электрическом транспорте появилось после того, как  в 1831 году М. Фарадеем был открыт закон электромагнитной индукции. Первый двигатель, принцип работы которого основывался на данном законе, был разработан в 1834 году Борисом Якоби – русским физиком и изобретателем.

Глава шайки гангстеров из американского сериала "Lost" считал, что Toyota Prius - прекрасный автомобиль для грабителей, так как позволяет подъезжать к намеченной точке бесшумно

Первые автомобили с электродвигателями в качестве силовой установки появились в 1880-х годах. Популярность электромобилей на рубеже 19 и 20-го веков объясняется просто — по всем характеристикам двигатели внутреннего сгорания тех лет уступали электромоторам. В дальнейшем, с увеличением мощности бензиновых и дизельных ДВС об электродвигателях надолго забыли. Новая волна интереса к электромоторам относится к эпохе Великого нефтяного кризиса 70-х годов двадцатого века, однако ни один из представленных в то время образцов так и не дошел до массового серийного производства.

Настоящим ренессансом для гибридов и электромобилей стало первое десятилетие 21-го века. С одной стороны, благодаря развитию электроники и компьютерных технологий появилась возможность контролировать и экономить заряд батарей, с другой, цены на нефтяное топливо постепенно подтолкнули потребителей к поискам альтернативных источников энергии.

Виды электродвигателей

Чаще всего в бытовых приборах и в конструкции автомобиля встречаются так называемые магнитоэлектрические двигатели, которые подразделяются по типу потребляемой энергии две группы — постоянного и переменного тока.

Администрация Американского национального общества слепых потребовала от правительства США издать закон, обязывающий владельцев электромобилей использовать гаджет, имитирующий звук бензинового мотора

Есть и универсальные двигатели, которые могут работать как от постоянного, так и от переменного напряжения. Существует и еще одна важная категория классификации двигателей: конструкция щёточно-коллекторного узла. В зависимости от его наличия или отсутствия двигатели делят на коллекторные и бесколлекторные. В автомобиле в основном применяются коллекторные двигатели (один из них вращается в обратную сторону и выполняет роль генератора), но, в некоторых случаях могут быть установлены электромоторы других типов. Чаще всего в бытовых приборах и в конструкции автомобиля встречаются так называемые магнитоэлектрические двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока 

Двигатели переменного тока бывают синхронными и асинхронными и подразделяются на группы по количеству обмоток: однофазные, двухфазные и трехфазные. Чаще всего в бытовых целях используются асинхронные электродвигатели переменного тока. Также в современных автомобилях все чаще можно столкнуться с применением так называемых шаговых двигателей. Вал этих электромоторов при работе не должен непрерывно вращаться. Более того, возможен поворот на заданный угол. Это свойство шаговых двигателей оказалось очень востребованным при конструировании различных дополнительных приспособлений, которых в современных автомобилях становится все больше. К примеру, шаговым двигателем приводятся в движение заслонки климат-контроля. Их применение удобно с точки зрения сохранения звукового комфорта в салоне: шаговый электродвигатель включается лишь на короткое время и не вращается постоянно.

Тяговый электродвигатель

Тяговые электродвигатели, которые применяют в электромобилях, плавсредствах, трамваях и поездах метро, конструктивно не отличаются от других электромоторов. Более того, в качестве тягового электродвигателя могут быть применены моторы разных типов. Дело в особых требованиях, которые предъявляются к электромотору, призванному заменить двигатель внутреннего сгорания. Главные характеристики тягового электродвигателя - крутящий момент и частота вращения. Помимо этих свойств тяговый электродвигатель оценивается по ряду специфических свойств: по так называемой перегрузочной способности, которая необходима для высокого пускового ускорения; по низкому уровню выделяемого при работе тепла и так далее.

Штат Калифорния - "страна электромобилей". Там действуют самые жесткие нормы по количеству вредных выбросов в мире

Изначально в конструкции электромобилей использовался один тяговый электродвигателя с редуктором, соединенный с механизмом трансмиссии, но в современных конструкциях все чаще применяется принцип «мотор-колесо» (Active Wheel). Этот агрегат устанавливается к примеру, в спорткар Volage. Суть концепции заключается в раздельном приводе каждого колеса индивидуальным электромотором под руководством общей управляющей компьютерной программы. Преимущество ее заключается в возможности избавиться от сложной трансмиссии, в которой, как известно, теряется часть энергии силовой установки. Помимо трансмиссии система "мотор-колесо" позволяет ликвидировать отдельные механизмы ABS, ESP и даже гидравлическую тормозную систему, так как электромоторы берут их функции на себя.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Электродвигатели отличаются компактностью и небольшой массой. Среди преимуществ также следует выделить простоту эксплуатации, отсутствие вредных выбросов при работе, долговечность, низкий уровень шума. Определенный недостаток можно усмотреть лишь в повышение нагрузки на бортовую сеть автомобиля при увеличении количества электродвигателей.

Выявление и устранение неполадок

Зачастую работе электропривода мешают обстоятельства, напрямую с конструкцией электромотора не связанные. Например, если люк с электроприводом не закрывается, следует начать поиск причины с визуального осмотра направляющих, которые могут быть загрязнены, и лишь потом делать вывод о выходе из строя электромотора.

В 2015 году компания Mitsubishi намерена поставлять в Россию 7 моделей электромобилей

Причиной поломки электродвигателя может стать короткое замыкание. Работоспособность электродвигателя можно проверить, подключив его напрямую к аккумулятору при помощи двух проводов. Если после соединения проводов электродвигатель заработал, причина отсутствия контакта в нарушении штатной проводки.