Sähkömoottoreita on kaikkialla. Ei luultavasti olisi kiire sanoa, että nykyaikainen sivilisaatio sellaisena kuin me sen tunnemme, se ei ehkä näyttäisi samalta, jos se ei olisi sähkömoottorin keksintöä. Sähkömoottorit ovat myös kaikkialla läsnä jokapäiväisessä elämässäsi sähkövesipumpuista jäähdytystuulettimia käyttäviin sähkömoottoreihin.
Mutta viime aikoina suurin sähkömoottoria ympäröivä hype johtuu sähköautojen valtavasta lisääntymisestä.
Jos kysyt itseltäsi, kuinka sähkömoottori toimii, olet tullut oikeaan paikkaan. Lue kaikki yksityiskohdat sähköajoneuvojen moottorien toiminnasta ja sen vertailusta polttomoottoriin.
Mikä on induktiomoottori?
Induktiomoottori on tekniikan ihme. Hauska asia on, että Nikola Tesla keksi tämän tyyppisen sähkömoottorin ja sähkömoottorin hänen nimeään kantava autoyhtiö käyttää myös induktiomoottoreita joissakin kuuluisissa sähköisissään ajoneuvoja. Varsinkin Model S ja sen Model X serkku käyttävät AC-oikosulkumoottoreita (uudemmissa malleissa on kestomagneettisynkroninen moottori sekä oikosulkumoottori). Yleisesti ottaen oikosulkumoottori on moottori, joka muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi indusoidun magneettikentän avulla.
Se on luultavasti kaikkien aikojen kolmen parhaan keksinnön joukossa, eikä se ole liioittelua. Induktiomoottori on melko yksinkertainen, ja sen roottori on ainoa liikkuva osa, minkä vuoksi sähköajoneuvojen voimansiirtojen pitäisi osoittautua erittäin luotettaviksi vuosien kasautuessa. Sattumalta tämä on yksi avain sähköautojen edut kaasukäyttöisiin autoihin verrattuna luotettavuuden suhteen. Induktiomoottorissa on kiinteä osa, jota kutsutaan staattoriksi, sekä sisäosa, joka todella pyörii, nimeltään roottori.
Roottorin läpi kulkee akseli, jonka avulla voidaan liikuttaa asioita roottorin pyöriessä. Esimerkkinä tästä on oikosulkumoottorin akseliin kytketty pyörivä tuuletin tai kenties sähköauton pyörät liikkuvat roottorin akselin mekaanisen liikkeen seurauksena. AC-oikosulkumoottori ei ole vain sähköautoissa; se on olennainen osa jokapäiväistä elämää. Monet nykyaikaiset tehdaskoneet käyttävät AC-oikosulkumoottoreita, varsinkin jos luotettavuus ja alhaiset käyttökustannukset ovat tärkeitä.
Tämä on yksi tärkeimmistä syistä, miksi jotkin suorituskykyiset sähköautot käyttävät induktiomoottoreita. Ne ovat erittäin luotettavia ja myös erittäin tehokkaita. Vaikka oikosulkumoottorit tuottavat kohtuullisen osan lämmöstä (siksi niissä on usein suunnitteluun sisäänrakennetut tuulettimet ja rivat), ne ovat äärimmäisen tehokkaita. Mukaan Yhdysvaltain energiaministeriö, sähköautot voivat itse asiassa käyttää yli 77 % sähköstä, jonka ne saavat latauksesta suoraan ajoneuvon pyöriin. Saman lähteen mukaan bensiinikäyttöiset autot pystyvät muuttamaan vain 12–30 % bensiiniin varastoimasta energiasta käyttökelpoiseksi tehoksi suoraan auton pyörillä.
Sähköautot muuttuvat 77 % sähköenergiasta verkosta pyörien tehoon. Perinteiset bensiiniautot muuntaa vain noin 12%–30% bensiiniin varastoidusta energiasta pyörien pyörittämiseen.
Tämä on valtava ongelma ja yksi syy sähköautot ovat parempia ympäristölle, varsinkin kun se on kytketty puhtaaseen virtalähteeseen.
Kuinka AC-induktiomoottori toimii?
Yksinkertaisesti sanottuna AC-oikosulkumoottori toimii sähköistämällä staattorin ympärille sijoitetut johtavat kuparikäämit. Kuparikäämien läpi kulkeva vaihtovirta indusoi pyörivän magneettikentän. On selvää, että sähköautossa sähkö, joka mahdollistaa tämän vaiheen tapahtuvan, tulee sähköauton akusta.
Akut tuottavat kuitenkin tasavirtaa, joten ennen akusta tuleva sähkö voidaan muuntaa mekaaniseksi energiaksi sähköllä moottori, sen on läpäistävä välivaihe invertterin kautta, joka muuntaa akun syöttämän tasavirran tarvittavaksi vaihtovirtaksi tehoa. Staattorissa syntyvä pyörivä sähkömagneettinen kenttä aiheuttaa sen, että roottorissa indusoi sen liikkuessa virtaa, joka puolestaan indusoi roottoriin sähkömagneettisen kentän. Tästä syystä induktiomoottoreilla on nimi induktio, koska ne toimivat indusoimalla magneettikenttää.
Taika tapahtuu, kun pyörivä EMF indusoi roottoriin sähkövirran, joka vuorostaan tuottaa oman EMF: n, joka pakottaa roottorin pyörimään pitkin pyörivää magneettikenttää staattori. Roottori pyörittää akselia, joka on sähkömoottorin hyödyllinen osa, mikä mahdollistaa mekaanisen energian luomisen sähkövoimasta. Sähköautojen osalta tapa, jolla nämä sähkömoottorit tuottavat tehoa, tarkoittaa, että vääntömomentti on saatavilla välittömästi, minkä kanssa ICE-autot eivät edes pysty kilpailemaan.
Sähkömoottoreilla on etuja polttomoottoreihin verrattuna
Sähkömoottoreiden ensimmäinen ilmeinen etu polttomoottoreihin verrattuna on liikkuvien osien jyrkkä väheneminen. Jos katsot mitä tahansa perusanimaatiota kaasumoottorista verrattuna sähkömoottorin pyörimiseen, huomaat heti, kuinka paljon monimutkaisempi prosessi on kaasumoottorille. Liikkuvien osien väheneminen korreloi suoraan näiden eri voimalaitosten kunnossapidon kanssa.
Sähkömoottorissa ei todellakaan voi mennä pieleen, etenkään kulumisen vuoksi. Samaan aikaan polttomoottorissa on tonnia liikkuvia osia, jotka voivat mennä rikki. Tämä ei tarkoita sitä, että sähkömoottori ei voisi rikkoutua, mutta jos siitä puuttuu monia kaasukäyttöisen moottorin huonokuntoisia osia, niitä ei tarvitse vaihtaa.
Yksi tavallisten moottoreiden suurimmista vikakohdista on jakoketju (tai hihna), jota ei edes ole sähkömoottorissa. Kuten aiemmin mainittiin, vääntömomentin toimitus on myös valtava etu sähköautoille, koska ne voivat tuottaa välittömän vääntömomentin, mikä edistää dramaattista tunnetta, jonka saat kiihdyttäessäsi sähköautoa.
Induktiomoottorit ovat olleet olemassa ikuisesti, mutta ovat edelleen vallankumouksellisia
Hassua oikosulkumoottoreissa on se, että ne eivät ole uusi keksintö millään mielikuvituksellisella tavalla. Niitä on myös käytetty kaikkialla vuosia, mutta viime aikoina nämä moottorit ovat saaneet aina ansaitsemansa tunnustuksen, koska sähköautot valtaavat tiemme. Induktiomoottori on edelleen hämmästyttävä tekniikan ihme kaikkien näiden vuosien jälkeen, ja uuden tutkimuksen ja kehityksen pitäisi auttaa tekemään siitä entistä vakuuttavampi.
