Know-How系列 | 電動(dòng)汽車的電機(jī)是如何工作的?
為了應(yīng)對(duì)“化石燃料不足”的未來(lái)時(shí)代,電機(jī)正在作為新的動(dòng)力系統(tǒng),被廣泛應(yīng)用在從汽車到供暖的諸多行業(yè)中。傳統(tǒng)電機(jī)的基本原理很好理解,即磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)軸,那么您知道它究竟是如何工作的嗎?
在本篇文章中,埃馬克將通過(guò) 5 組問(wèn)答為您進(jìn)行詳細(xì)講解。
1. 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力有什么特別?
其基本思想非常簡(jiǎn)單,就是電磁學(xué)原理:當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體周圍會(huì)形成環(huán)形磁場(chǎng)。電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)者正是利用了這一效應(yīng)。電機(jī)內(nèi)部有一個(gè)固定的部件(定子),其內(nèi)又有一個(gè)移動(dòng)的磁性部件(轉(zhuǎn)子)。電流流經(jīng)定子的各個(gè)部分,并產(chǎn)生所提到的磁場(chǎng),從而使(同樣具有磁性的)轉(zhuǎn)子保持連續(xù)運(yùn)動(dòng)。由于磁場(chǎng)的方向取決于電流的方向,因此磁場(chǎng)的極性可以快速反轉(zhuǎn)。當(dāng)然,在使用不同電流,如直流電、交流電還是三相電流時(shí),這種方法也有不同的版本。
2. 電機(jī)是由誰(shuí)發(fā)明的?
要回答這個(gè)問(wèn)題并不容易,因?yàn)?strong>如今功能齊全的電機(jī)是一連串創(chuàng)新的集合體。其中一個(gè)里程碑是邁克爾-法拉第于1821年發(fā)現(xiàn)的電磁旋轉(zhuǎn)。在一次實(shí)驗(yàn)中,他成功地使電流通過(guò)的導(dǎo)體在永磁體的影響下運(yùn)動(dòng)起來(lái)。隨后,多位科學(xué)家開(kāi)發(fā)出了各種電機(jī)的前身。第一個(gè)實(shí)用模型可以追溯到德裔俄羅斯物理學(xué)家莫里茨-赫爾曼-馮-雅各比。1838年9月13日,他的電機(jī)推動(dòng)一艘電動(dòng)船在圣彼得堡的涅瓦河上行駛。起初,它僅以每小時(shí)2.5公里的速度行駛了7.5公里。后來(lái),這位物理學(xué)家將電動(dòng)機(jī)的輸出功率提高到每小時(shí)4公里。
3. 電動(dòng)汽車有什么特別之處嗎?
首先要注意的是,電動(dòng)汽車主要采用交流電機(jī),因?yàn)橹绷麟姍C(jī)的效率較低,功率密度也較低。在汽車中,也有異步電機(jī)和同步電機(jī)之分。在前者中,通過(guò)感應(yīng)磁化的轉(zhuǎn)子位于定子的磁場(chǎng)中,轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)落后于定子磁場(chǎng)。因此,兩者并不同步,這種電機(jī)變體就被稱為"異步電機(jī)"。它有兩大優(yōu)點(diǎn),首先,它的設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單;其次,它可以簡(jiǎn)單地?cái)嚯?,然后無(wú)阻力地移動(dòng)。
相反,在同步電機(jī)中,轉(zhuǎn)子和定子的磁場(chǎng)總是同步移動(dòng)。電動(dòng)汽車也采用了這種原理,盡管它比異步電機(jī)效率更高。有些制造商會(huì)在轉(zhuǎn)子中使用永久磁鐵,包括稀土,這就增加了成本。不過(guò),也有不使用永久磁鐵的同步電機(jī)。
4. 電機(jī)的未來(lái)發(fā)展會(huì)怎樣?
顯而易見(jiàn),電動(dòng)交通是許多不同領(lǐng)域的未來(lái)趨勢(shì),例如火車或輪船。未來(lái)能否用電力驅(qū)動(dòng)飛機(jī),這個(gè)問(wèn)題也尤為引人關(guān)注,全球多所大學(xué)都正在對(duì)此進(jìn)行深入探究。有一點(diǎn)是肯定的:飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)只不過(guò)是速度極快、功率極大的風(fēng)扇,完全可以實(shí)現(xiàn)電力驅(qū)動(dòng)。然而,目前所需的電機(jī)仍然非常大。因此,研究人員正在研究體積更小的新一代,以更高效、可靠地加工這些部件。
開(kāi)放式電機(jī)定子視圖
埃馬克通過(guò) ELC 機(jī)床在市場(chǎng)上樹(shù)立了榜樣:在這臺(tái)機(jī)床中,緊湊地集成了轉(zhuǎn)子軸的壓裝、連接、清潔和焊接的多道工藝,其轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)更確保了極佳的節(jié)拍時(shí)間。
轉(zhuǎn)子軸需要高精度的表面。因此,最后一步總是磨削工序
組裝好的轉(zhuǎn)子軸還需要經(jīng)過(guò)焊接工序,將兩半部件連接在一起
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(EMAG 埃馬克中國(guó))
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