เหตุใดรถเทสลาจึงใช้มอเตอร์ AC แทนมอเตอร์ DC

ฉันเพิ่งดูวิดีโอโรงงานขนาดใหญ่และสงสัยว่าทำไมพวกเขาใช้มอเตอร์ AC ซึ่งต้องใช้อินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าแทน DC ซึ่งอาจใช้พลังงานโดยตรงจากแบตเตอรี่ DC ของพวกเขา? การแนะนำเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าหมายถึงค่าใช้จ่ายที่มากขึ้น (น้ำหนักตัวควบคุมและอื่น ๆ )

มีเหตุผลอะไรบ้าง? อะไรคือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ AC และ DC ที่อาจนำไปสู่การตัดสินใจนี้? ยังไม่มีใครรู้ว่ามอเตอร์ชนิดใดที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าอื่น ๆ ?

คุณกำลังถามเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนทางเทคนิครอบ ๆ ตัวเลือกของรถลากสำหรับแอพพลิเคชั่นรถยนต์ไฟฟ้า การบรรยายถึงการออกแบบเต็มรูปแบบของเทรดเดอร์นั้นเกินกว่าที่จะสรุปได้อย่างสมเหตุสมผล แต่ฉันจะอธิบายถึงข้อตกลงการออกแบบที่โดดเด่นสำหรับแอพพลิเคชั่นดังกล่าว

เนื่องจากปริมาณพลังงานที่สามารถจัดเก็บทางเคมี (เช่นในแบตเตอรี่) ค่อนข้าง จำกัด ยานพาหนะไฟฟ้าเกือบทั้งหมดได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงประสิทธิภาพ มอเตอร์สำหรับเคลื่อนย้ายแอพพลิเคชั่นส่วนใหญ่สำหรับการใช้งานยานยนต์มีช่วงกำลังสูงสุดระหว่าง 60kW ถึง 300kW กฎหมายของ Ohms ระบุว่าการสูญเสียพลังงานในการเดินสายเคเบิลมอเตอร์ขดลวดและการเชื่อมต่อระหว่างกันของแบตเตอรี่คือ P = I ² R ดังนั้นการลดกระแสไฟฟ้าลงครึ่งหนึ่งจะลดการสูญเสียตัวต้านทานแบบ 4x เป็นผลให้การใช้งานรถยนต์ส่วนใหญ่ทำงานที่ระบุแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเชื่อมโยงระหว่าง 288 และ 360V _นาม (มีเหตุผลอื่น ๆ สำหรับการเลือกของแรงดันไฟฟ้านี้มากเกินไป แต่ให้มุ่งเน้นไปที่การสูญเสีย) แรงดันของแหล่งจ่ายมีความเกี่ยวข้องในการสนทนานี้เนื่องจากมอเตอร์บางตัวเช่น Brush DC มีขีด จำกัด บนของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงเนื่องจากมีการสับเปลี่ยนของกระแสไฟฟ้า

การเพิกเฉยต่อเทคโนโลยีมอเตอร์ที่แปลกใหม่มากขึ้นเช่นการสลับแบบสลับ / ผันแปรมีมอเตอร์ไฟฟ้าสามประเภทหลักที่ใช้ในการใช้งานด้านยานยนต์:

มอเตอร์กระแสตรง Brush Brush : สับเปลี่ยนทางกลไกจำเป็นต้องใช้ 'chopper' แบบธรรมดาเพื่อควบคุมแรงบิด ในขณะที่มอเตอร์ Brush DC สามารถมีแม่เหล็กถาวรได้ขนาดของแม่เหล็กสำหรับการยึดเกาะถนนทำให้พวกเขาประหยัดต้นทุน เป็นผลให้มอเตอร์ฉุด DC ส่วนใหญ่เป็นแบบอนุกรมหรือมีรอยแยก ในการกำหนดค่าดังกล่าวมีขดลวดทั้งสเตเตอร์และโรเตอร์

มอเตอร์ DC ไร้แปรงถ่าน (BLDC): กระแสไฟฟ้าสลับด้วยระบบอินเวอร์เตอร์, แม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์, ขดลวดบนสเตเตอร์

มอเตอร์เหนี่ยวนำ : กระแสไฟฟ้าสลับด้วยอินเวอร์เตอร์, โรเตอร์เหนี่ยวนำ, ขดลวดบนสเตเตอร์

ต่อไปนี้เป็นการสรุปทั่วไปเกี่ยวกับการแลกเปลี่ยนระหว่างเทคโนโลยีมอเตอร์ทั้งสาม มีจุดตัวอย่างมากมายที่จะท้าทายพารามิเตอร์เหล่านี้ เป้าหมายของฉันคือการแบ่งปันสิ่งที่ฉันจะพิจารณามูลค่าเล็กน้อยสำหรับแอปพลิเคชันประเภทนี้เท่านั้น

- ประสิทธิภาพ:
Brush DC: มอเตอร์: ~ 80%, ตัวควบคุม DC: ~ 94% (flyback แบบพาสซีฟ), NET = 75%
BLDC: ~ 93%, อินเวอร์เตอร์: ~ 97% (flyback ซิงโครนัสหรือการควบคุมฮิสทีเรีย), NET = 90%
การเหนี่ยวนำ: ~ 91%: อินเวอร์เตอร์: 97% (flyback ซิงโครนัสหรือการควบคุม hysteretic), NET = 88%

- การสวมใส่ / บริการ:
แปรง DC: แปรงอาจมีการสึกหรอ ต้องเปลี่ยนเป็นระยะ ตำแหน่ง
BLDC:แบริ่ง (อายุการใช้งาน)
การเหนี่ยวนำ:แบริ่ง (อายุการใช้งาน)

- ค่าใช้จ่ายเฉพาะ (ต้นทุนต่อกิโลวัตต์) รวมถึงอินเวอร์เตอร์
Brush DC: มอเตอร์และตัวควบคุมต่ำมักจะราคาถูก
BLDC:แม่เหล็กถาวรพลังงานสูงกำลังสูงมีราคาแพงมาก
การเหนี่ยวนำ:ปานกลาง - อินเวอร์เตอร์เพิ่มต้นทุน แต่มอเตอร์ราคาถูก

- การปฏิเสธความร้อน
แปรง DC: ขดลวดบนโรเตอร์ทำให้การกำจัดความร้อนจากโรเตอร์และคอมมิวเตเตอร์ท้าทายด้วยมอเตอร์พลังสูง
BLDC:ขดลวดบนสเตเตอร์ทำให้การปฏิเสธความร้อนตรงไปตรงมา แม่เหล็กบนโรเตอร์มีความร้อน
เหนี่ยวนำให้เกิดกระแสวนต่ำการเหนี่ยวนำ:ขดลวดบนสเตเตอร์ทำให้การปฏิเสธความร้อนของสเตเตอร์ตรงไปตรงมา กระแสเหนี่ยวนำในโรเตอร์สามารถต้องการน้ำมันหล่อเย็นในการใช้งานพลังงานสูง (เข้าและออกผ่านเพลาไม่สาด)

- พฤติกรรมแรงบิด / ความเร็ว
Brush DC: แรงบิดความเร็วศูนย์ไม่มีที่สิ้นสุดในทางทฤษฎีแรงบิดลดลงด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น โดยทั่วไปแล้วการใช้งานยานยนต์บรัชดีนั้นต้องใช้อัตราส่วนเกียร์ 3-4 เพื่อขยายช่วงของเกรดยานยนต์และความเร็วสูงสุด ฉันขับ EV มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ขนาด 24kW เป็นเวลาหลายปีที่สามารถส่องยางขึ้นมาจากความนิ่ง
BLDC:แรงบิดคงที่ถึงความเร็วฐานพลังงานคงที่สูงถึงความเร็วสูงสุด แอปพลิเคชั่นยานยนต์สามารถทำงานได้กับกระปุกเกียร์แบบอัตราส่วนเดียว
การเหนี่ยวนำ:แรงบิดคงที่ถึงความเร็วฐานพลังงานคงที่สูงถึงความเร็วสูงสุด แอปพลิเคชั่นยานยนต์สามารถทำงานได้กับกระปุกเกียร์แบบอัตราส่วนเดียว สามารถใช้แรงบิดหลายร้อย ms ในการสร้างแรงบิดหลังจากใช้งานกระแส

- เบ็ดเตล็ด:
แปรง DC: ที่แรงดันไฟฟ้าสูงการสับเปลี่ยนกำลังสับเปลี่ยนอาจเป็นปัญหาได้ มอเตอร์กระแสตรง Brush Brush นั้นถูกนำมาใช้ในรถกอล์ฟและรถยก (24V หรือ 48V) แม้ว่าจะมีรุ่นที่ใหม่กว่าเนื่องจากประสิทธิภาพที่ดีขึ้น การเบรกแบบ Regnerative นั้นมีความยุ่งยากและต้องการตัวควบคุมความเร็วที่ซับซ้อนกว่า
BLDC:ความท้าทายด้านราคาและการประกอบแม่เหล็ก (แม่เหล็กมีประสิทธิภาพมาก) ทำให้มอเตอร์ BLDC ทำงานได้สำหรับการใช้พลังงานต่ำ (เช่นมอเตอร์ / เครื่องปั่นไฟ Prius สองเครื่อง) การเบรกแบบ Regnerative นั้นให้ฟรี
การเหนี่ยวนำ:มอเตอร์มีราคาถูกและมอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับยานยนต์มีราคาลดลงอย่างมากในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา การเบรกแบบ Regnerative นั้นให้ฟรี

นี่เป็นเพียงการสรุประดับสูงสุดของไดรเวอร์การออกแบบหลักสำหรับการเลือกมอเตอร์ ฉันได้ละทิ้งพลังเฉพาะและแรงบิดเฉพาะโดยเจตนาเพราะสิ่งเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะแตกต่างกันไปตามการใช้งานจริง

... และตอนนี้ทำไมเทสลาใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำ

คำตอบอื่น ๆ นั้นยอดเยี่ยมและรับด้วยเหตุผลทางเทคนิค หลังจากติดตามเทสลาและตลาด EV โดยทั่วไปเป็นเวลาหลายปีฉันอยากจะตอบคำถามของคุณว่าทำไมเทสลาจึงใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำ

พื้นหลัง

Elon Musk (ผู้ร่วมก่อตั้งของ Tesla) มาจากการคิดของ Silicon Valley (SV) ที่ซึ่ง "เคลื่อนที่เร็วและทำลายสิ่งต่าง ๆ " คือมนต์ เมื่อเขาถอนเงินจาก PayPal เป็นเวลาหลายร้อยล้านเขาก็ตัดสินใจที่จะจัดการกับยานพาหนะไฟฟ้า (การสำรวจอวกาศและ) ใน SV-land เวลา / ความเร็วในการทำสิ่งต่าง ๆ คือทุกสิ่งดังนั้นเขาจึงมองไปรอบ ๆ เพื่อหาสิ่งที่เขาสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นเพื่อเริ่มการกระโดดได้

JB Straubel เป็นวิศวกรที่มีใจเดียวกัน (ทั้งที่ว่างและ EV) ซึ่งเอื้อมมือไปที่ Musk ไม่นานหลังจาก Musk ได้ให้ความสนใจในเรื่องอวกาศและ EV สาธารณะ

ในระหว่างการประชุมอาหารกลางวันครั้งแรก Straubel กล่าวถึง บริษัท ชื่อAC Propulsionที่พัฒนารถสปอร์ตไฟฟ้าต้นแบบโดยใช้เฟรมรถคิท แล้วในรุ่นที่สองของมันเพิ่งเปลี่ยนมาใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีช่วงของ 250 ไมล์มีแรงบิดมากมายสามารถไป 0-60 ภายใน 4 วินาที แต่ส่วนใหญ่ของการสนทนานี้ใช้ - - คุณเดามัน - AC Propulsion (มอเตอร์เหนี่ยวนำ)

ชะมดเยี่ยมชม AC Propulsion และออกมาประทับใจมาก เขาพยายามสักสองสามเดือนเพื่อโน้มน้าวให้ AC Propulsion ทำการค้ารถยนต์ไฟฟ้า แต่พวกเขาไม่สนใจที่จะทำเช่นนั้นในเวลานั้น

Tom Gage ประธาน AC Propulsion แนะนำว่า Musk ร่วมมือกับแฟนอีกคนหนึ่งซึ่งประกอบด้วย Martin Eberhard, Marc Tarpenning และ Ian Wright พวกเขาตกลงที่จะรวมความพยายามของพวกเขาด้วย Musk กลายเป็นประธานและหัวหน้าฝ่ายออกแบบผลิตภัณฑ์ Eberhard กลายเป็น CEO และ Straubel กลายเป็น CTO ของ บริษัท ใหม่ซึ่งพวกเขาตั้งชื่อ "Tesla Motors"

คำตอบ

ดังนั้นที่นั่นคุณมีมันเทสลาใช้การเหนี่ยวนำเป็นส่วนใหญ่เพราะต้นแบบที่ทำงานได้เป็นครั้งแรกที่มัสค์เห็นใช้มัน ความเฉื่อย (ไม่มีการเล่นสำนวนตั้งใจ ... ตกลงเล็กน้อย) อธิบายส่วนที่เหลือ ("ถ้ามันไม่พัง ... ")

ตอนนี้เหตุใด AC Propulsion จึงใช้มันในต้นแบบ Tzero ของพวกเขาดูคำตอบอื่น ๆ ... ;-)

หากคุณต้องการเรื่องเต็มไปที่นี่หรือที่นี่

มันยากที่จะพูดในสิ่งที่เหตุผลที่แน่นอนของวิศวกรไม่ได้อยู่ในทีมออกแบบ แต่นี่คือความคิดบางอย่าง:

1. มอเตอร์ทั้งสองต้องการไดรฟ์ที่คล้ายกัน มอเตอร์กระแสตรงที่ถูกแปรงสามารถวิ่งออกจากแบตเตอรี่ได้โดยตรง แต่ประเภทของมอเตอร์ที่คุณกำลังมองหาในยานพาหนะไฟฟ้าคือมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง ไดรฟ์สำหรับมอเตอร์เหนี่ยวนำและมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านมีลักษณะคล้ายกันมาก การควบคุมมอเตอร์เหนี่ยวนำอาจมีความซับซ้อนโดยทั่วไป

2. มอเตอร์ brushless DC นั้นมีแม่เหล็กอยู่ในโรเตอร์ นี่จะมีราคาสูงกว่าโรเตอร์เหนี่ยวนำที่มีทองแดง นอกจากนี้ตลาดแม่เหล็กมีความผันผวนมาก ในทางกลับกันมอเตอร์เหนี่ยวนำจะมีความร้อนมากขึ้นในโรเตอร์เนื่องจากการสูญเสียI²Rและการสูญเสียแกนกลาง

3. แรงบิดเริ่มต้นของมอเตอร์แบบไร้แปรงนั้นโดยทั่วไปจะสูงกว่ามอเตอร์แบบเหนี่ยวนำ

4. ประสิทธิภาพสูงสุดของ brushless นั้นสูงกว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำ แต่ฉันเชื่อว่าฉันอ่านที่ไหนสักแห่งที่ Tesla ได้รับประสิทธิภาพเฉลี่ยสูงกว่าด้วยมอเตอร์เหนี่ยวนำของพวกเขามากกว่าที่พวกเขาจะใช้ brushless น่าเสียดายที่ฉันจำไม่ได้ว่าอ่านที่ไหน

5. ผู้คนจำนวนมากกำลังทำการวิจัยเครื่องฝืนแบบสลับได้ การประชุมมอเตอร์สองสามครั้งสุดท้ายที่ฉันเคยเป็นเกี่ยวกับการฝืนเปลี่ยน พวกเขาไม่ต้องการแม่เหล็กและประสิทธิภาพของมอเตอร์ประเภทนี้ดูมีแนวโน้ม ทุกคนต้องการหลีกหนีจากแม่เหล็กในมอเตอร์

อย่างที่ฉันพูดฉันสงสัยว่าใคร ๆ ก็สามารถตอบคำถามของคุณได้ยกเว้นวิศวกรที่ Tesla แต่การคาดเดาที่ดีที่สุดของฉันคือมันอาจจะมีบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับประเด็นของฉัน 4) แต่ฉันไม่รู้อย่างแน่นอน ฉันแน่ใจว่าความผันผวนของราคาแม่เหล็กก็มีส่วนเกี่ยวข้องเช่นกัน

คำตอบมาจากพนักงานของเทสลาเองในบทความInduction กับ DC Brushless Motors

ส่วนนี้มีความโดดเด่นเป็นพิเศษ:

ในไดรฟ์แบบไม่มีแปรงในอุดมคติความแรงของสนามแม่เหล็กที่ผลิตโดยแม่เหล็กถาวรจะสามารถปรับได้ เมื่อต้องการแรงบิดสูงสุดโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วต่ำความแรงของสนามแม่เหล็ก (B) ควรสูงสุด - ดังนั้นอินเวอร์เตอร์และกระแสมอเตอร์จะถูกรักษาไว้ที่ค่าต่ำสุดที่เป็นไปได้ สิ่งนี้จะลดการสูญเสียI² R (ความต้านทานกระแส²) และปรับประสิทธิภาพให้เหมาะสม ในทำนองเดียวกันเมื่อระดับแรงบิดต่ำฟิลด์ B ควรลดลงเช่นการสูญเสียน้ำวนและฮิสเทรีซีสเนื่องจาก B ลดลงเช่นกัน ตามหลักแล้วควรปรับ B ให้ได้ผลรวมของการลดลงของ eddy, hysteresis และI² น่าเสียดายที่ไม่มีวิธีง่ายๆในการเปลี่ยน B ด้วยแม่เหล็กถาวร

ในทางตรงกันข้ามเครื่องเหนี่ยวนำไม่มีสนามแม่เหล็กและ B เป็นแบบ“ ปรับได้” เนื่องจาก B เป็นสัดส่วนกับ V / f (แรงดันถึงความถี่) ซึ่งหมายความว่าที่โหลดแสงอินเวอร์เตอร์สามารถลดแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดการสูญเสียสนามแม่เหล็กและประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นเครื่องเหนี่ยวนำเมื่อทำงานกับอินเวอร์เตอร์อัจฉริยะมีข้อได้เปรียบเหนือเครื่อง DC brushless - สามารถแลกเปลี่ยนการสูญเสียแม่เหล็กและการนำความร้อนได้ซึ่งประสิทธิภาพนั้นเหมาะสมที่สุด ข้อได้เปรียบนี้มีความสำคัญมากขึ้นเมื่อประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ด้วย DC brushless เมื่อขนาดของเครื่องจักรเพิ่มขึ้นการสูญเสียแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนและประสิทธิภาพในการโหลดของชิ้นส่วนลดลง ด้วยการเหนี่ยวนำเมื่อขนาดของเครื่องจักรเพิ่มขึ้นความสูญเสียก็ไม่จำเป็นต้องเพิ่มขึ้น ดังนั้นการขับเคลื่อนแบบเหนี่ยวนำอาจเป็นวิธีที่นิยมซึ่งต้องการประสิทธิภาพสูง

แม่เหล็กถาวรมีราคาแพง - บางอย่างเช่น $ 50 ต่อกิโลกรัม ใบพัดแม่เหล็กถาวร (PM) ก็ยากที่จะจัดการเนื่องจากกองกำลังขนาดใหญ่มากที่เข้ามาเล่นเมื่อมีสิ่งใดที่ ferromagnetic เข้าใกล้พวกเขา ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์เหนี่ยวนำมีแนวโน้มที่จะรักษาความได้เปรียบด้านต้นทุนผ่านเครื่อง PM นอกจากนี้เนื่องจากความสามารถในการอ่อนตัวลงของเครื่องเหนี่ยวนำการจัดอันดับอินเวอร์เตอร์และค่าใช้จ่ายดูเหมือนจะต่ำลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับไดรฟ์ที่มีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากเครื่องเหนี่ยวนำแบบหมุนจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยเมื่อไม่รู้สึกตื่นเต้นจึงสามารถป้องกันได้ง่ายกว่า

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนทั้งหมดเป็นมอเตอร์ AC ทุกคน
นอกจากนี้ในใจพวกเขาก็กำลังทำสิ่งเดียวกัน ความแตกต่างคือวิธีการที่ DC กลายเป็น AC และวิธีการที่ใช้ในการสร้างผลลัพธ์มาตรฐาน

มอเตอร์เดียวที่เป็นแบบอิเล็กทรอนิกส์ DC คือมอเตอร์แปรง DC ถูกเปลี่ยนเป็น AC โดยเครื่องสับเปลี่ยนแบบหมุนและแปรงแบบคงที่ นอกเหนือจากมอเตอร์นั้นคนอื่น ๆ ทั้งหมดจะต้องมีการแปลงกระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์แปรงมักจะไม่ได้รับความสนใจเนื่องจาก DC เชิงกลเป็น AC changer (commutator) นั้นค่อนข้างแพงและมีอายุการใช้งานค่อนข้างสั้น

ดังนั้นสำหรับเทสลาหรือยานพาหนะไฟฟ้าอื่น ๆ ทางเลือกไม่ใช่ DC หรือ AC แต่รูปแบบของมอเตอร์ AC ที่ดีที่สุดตรงกับการออกแบบมีจุดมุ่งหมายต้นทุนอย่างมีประสิทธิภาพ

เทสลาจะใช้สิ่งที่ทำเพราะทำตามเป้าหมายการออกแบบที่คุ้มค่าที่สุด

downvotes แนะนำว่าผู้คนจำนวนมากเห็นด้วยกับ Marcus และคิดว่าคำตอบข้างต้นคือการวางยา ความคิดเล็กน้อยและดูคำตอบของฉันโดยทั่วไปอาจแนะนำให้ขาดความเข้าใจในส่วน downvoters

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนทั้งหมดเป็นมอเตอร์ AC

• หากคุณคิดว่าประเด็นนี้เป็นเรื่องของการเกิดปฏิกิริยาคุณต้องคิดให้ดีขึ้นเกี่ยวกับสิ่งที่รถยนต์ไฟฟ้าทำโดยรวม

มาดูกันว่า downvoters มีความกล้าที่จะอ่านข้อความต่อไปนี้หรือไม่แล้วลบ downvotes สำหรับตัวเองมันไม่สำคัญ เท่าที่คุณทำให้คนอื่นเข้าใจผิดมันสำคัญมาก

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนทั้งหมดต้องการตัวควบคุมเพื่อใช้ AC กับมอเตอร์ในบางลักษณะ
ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ AC และ DC มอเตอร์มีประโยชน์ในบางบริบท แต่ในรถยนต์ที่เป็นระบบปิดที่เริ่มต้นด้วยแหล่งพลังงาน DC และสิ้นสุดด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าแบบหมุนความแตกต่างเป็นเท็จและไม่มีประโยชน์ รถเป็นระบบปิด บางแห่งในระบบมีตัวควบคุมที่แปลง DC เป็น AC ในบางรูปแบบ ไม่สำคัญว่าจะติดตั้งอยู่ภายในสเตเตอร์ของโรเตอร์หรือโรเตอร์ด้านในของเปลือกหุ้มมอเตอร์ติดกับเปลือกหรือที่อื่นในรถ

ในมอเตอร์ "DC" แปรง "คอนโทรลเลอร์" เป็นสวิตช์เชิงกลที่ติดตั้งที่ปลายเพลามอเตอร์ คอนโทรลเลอร์นี้เป็น \ ชื่อคอมมิวเตเตอร์ แต่เป็นคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ DC และสร้างการไล่ล่ามันเป็นหางสนามแม่เหล็ก AC เท่าที่ขดลวดในมอเตอร์มีความกังวล

โรเตอร์สเตเตอร์แบบแม่เหล็กถาวร "มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน" นั้นมีลักษณะคล้ายกันมากกับมอเตอร์กระแสตรงที่ถูกแปรงโดยมีการสับเปลี่ยนด้วยสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์และเซ็นเซอร์ซึ่งใช้ DC ที่ให้มาและนำไปใช้กับด้านต่างๆ โรเตอร์หมุน อีกครั้งเป็นมอเตอร์ AC พร้อมตัวควบคุม แค่ขอให้ม้วน ๆ เซ็นเซอร์อยู่ภายในมอเตอร์ที่เหมาะสมและสวิตช์อาจอยู่ติดกับมอเตอร์ที่เหมาะสมหรือระยะไกล

มอเตอร์เหนี่ยวนำกรงกระรอกเพิ่มระดับความซับซ้อนโดยใช้การหมุนของรังของขดลวดความต้านทานต่ำภายในสนามสเตเตอร์เพื่อเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าในแถบโรเตอร์และเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่หมุนใบพัดเพื่อไล่สนาม AC หมุน นำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ อีกครั้งมันมีทิศทางเดียว (แต่มีการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกัน) ในระหว่างส่วนของลำดับไดรฟ์ มันเป็นระบบ DC และ AC แบบผสมมากพอ ๆ กับอื่น ๆ

หนึ่งสามารถอธิบายตัวแปรมอเตอร์ไดรฟ์ปัจจุบันวน - อย่างไม่เต็มใจ แต่แตกต่างกัน มันเป็นมอเตอร์ AC พร้อมตัวควบคุมที่สร้างจาก DC

ความแตกต่างที่เกิดขึ้นนั้นไม่เกี่ยวข้องกับเรื่องเล็กน้อย คำถามที่แท้จริงคือ "ทำไมเทสลาจึงใช้มอเตอร์ชนิดนี้โดยเฉพาะแทนที่จะใช้มอเตอร์ชนิดอื่น" ว่านี่ไม่ได้เป็นเพียงแค่ความหมายเท่านั้น แต่ยังขาดความเข้าใจในคำศัพท์

• ... ซึ่งต้องการพลังงาน inveter แทนที่จะเป็น DC ซึ่งตรงกว่าจากแบตเตอรี่ DC แนะนำ inveter หมายถึงค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม (น้ำหนักตัวควบคุม ect) ...

มอเตอร์ "DC" เพียงตัวเดียวที่ไม่ต้องการอินเวอร์เตอร์หรือระบบสวิตชิ่งอิเล็กทรอนิกส์ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งคือมอเตอร์แบบแปรงกล สิ่งเหล่านี้ไม่เหมาะกับงานของไดรฟ์ความเร็วตัวแปรน้ำหนักเบาซึ่งจะมีน้อยหากมีการใช้ในการออกแบบรถยนต์ไฟฟ้าที่ทันสมัย มอเตอร์ไฟฟ้ารูปแบบอื่น ๆ ที่ไม่มีอินเวอร์เตอร์จะมีอิเลคทรอนิกส์แทนอินเวอร์เตอร์

ฉันพูดว่า ROTARY "มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นมอเตอร์ AC เพราะเราสามารถผลิตมอเตอร์เชิงเส้นมอเตอร์ brushless DC แบบไม่มีสวิตช์ด้วย DC เท่านั้นแม้ว่ามันจะใช้ทองแดงและแม่เหล็กอย่างไม่มีประสิทธิภาพคุณสามารถทำได้ด้วยมอเตอร์หมุน แต่ไม่มีโลกแห่งความจริง มอเตอร์ในปริมาณการผลิตจะทำเช่นนั้น

มอเตอร์กระแสตรงไม่สามารถจับคู่ความหนาแน่นพลังงานของเครื่อง Ac ได้ ความแรงของสนามสูงสุดแม้แม่เหล็กที่ดีที่สุดสามารถทำได้คือ 2.5 เทสลาในช่องว่างอากาศและเพื่อที่จะทำสิ่งนี้จำเป็นต้องมีวิศวกรรมที่จริงจังโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าคุณต้องการหมุนเร็วเพื่อให้ความหนาแน่นพลังงานของคุณสูง เครื่องเหนี่ยวนำค่อนข้างสบายผลิต 3 เทสลาโดยไม่ต้องเศร้าโศกของแม่เหล็กและความอดทนโง่ เห็นได้ชัดว่าพวกเขาไม่ได้ทำเช่นนี้เป็นเครื่อง DC ที่มีประสิทธิภาพ แต่ใครบอกว่ารถสปอร์ตที่มีประสิทธิภาพแบน? กิโลกรัมเหนี่ยวนำกก. เครื่องเหนี่ยวนำกระแสสลับเป็นเครื่องที่ทรงพลังที่สุดในทุกประเภทเครื่องเมื่อมีการควบคุมซื้ออินเวอร์เตอร์ที่ซับซ้อนและทำงานด้วยความเร็วรอบสูง

เหตุผลที่แท้จริงว่าทำไมพวกเขาใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำสำหรับรถยนต์ของพวกเขาคือ:

1. มอเตอร์เหนี่ยวนำมีราคาถูกกว่า
2. มอเตอร์เหนี่ยวนำไม่ต้องการการบำรุงรักษามาก (ไม่มีแปรง)
3. มอเตอร์เหนี่ยวนำมีน้ำหนักเบา
4. เทคโนโลยีใหม่ในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำมีให้แล้ว (แรงดันไฟฟ้าแปรผัน, ความถี่แปรผัน) และง่ายต่อการผลิตจำนวนมาก

IMHO, AC Propulsion (Tesla Motors) ใช้ AC เนื่องจากมอเตอร์ DC กระแสตรงที่ทำงานด้วยกลไกซึ่งมีอัตราส่วน "ลง" สูงในการใช้งานยานพาหนะนั้นมีความซับซ้อนมากกว่ามอเตอร์ AC แบบสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ หากไม่มีอัตราส่วนการหมุนกลับที่สูงขนาดทางกายภาพของมอเตอร์ที่สร้างแรงบิดแบบดิบจะเป็นสิ่งต้องห้าม มอเตอร์เหนี่ยวนำแทนที่จะเป็นมอเตอร์ PM ไม่เพียง แต่มีความมั่นคงทางการเงินเท่านั้น แต่ยังมีความเสถียรมากกว่าจากมุมมองทางวิศวกรรม แม่เหล็กสามารถเสียหายได้ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าขดลวดในโรเตอร์ไม่มากและเมื่อพวกเขาแสดงความหนาแน่นพลังงานจะคล้ายกัน

ฉันได้รับการยกเว้นอย่างมากจากฉันทามติที่ชัดเจนว่า "มอเตอร์ไฟฟ้าทุกตัวเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ" และฉันใช้เหตุผลของฉันในการเคลื่อนที่แบบขั้วเดี่ยวไม่ใช่การปฏิวัติมอเตอร์แบบเต็มรูปแบบ

ภายในการเคลื่อนย้ายเสาเดียวเวลา AC เท่านั้นที่จำเป็นอย่างแท้จริงคือเมื่อมีความจำเป็นที่จะต้องทำให้เกิดการไหลของกระแสในขดลวดที่เป็นกาฝากเหมือนในใบพัดของมอเตอร์เหนี่ยวนำ มิฉะนั้นจำเป็นต้องแลกเปลี่ยนเท่านั้น

อาร์กิวเมนต์นี้สามารถแสดงได้ดีที่สุดโดยการสังเกตมอเตอร์ที่แผงลอย เฉพาะมอเตอร์ที่ไม่มีสนามแม่เหล็ก PM หรือแผลซึ่งเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำจำเป็นต้องใช้ AC เพื่อสร้างกระแสสนามซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กปฏิกิริยา

มอเตอร์อื่น ๆ ทั้งหมดจะต้องให้ DC ไปยังสเตเตอร์เพื่อสร้างแรงบิดเต็มที่แผง Wound Field Motors มักจะใช้ AC เพื่อสร้างสนาม แต่ก็สามารถทำได้ดีกับ DC ซึ่งอาจมีแรงบิดมากกว่าเมื่อใช้กับ AC

มอเตอร์ "เซอร์โว" PM ของฉันอาจกำลังสับ DC เพื่อควบคุมพลังงาน แต่พวกเขากำลังสับ DC เท่านั้นไม่ได้แปลงมันกลับมาด้วยการสับทุกครั้ง ติดตั้งชุดสับเปลี่ยนทางกลบนเซอร์โวมอเตอร์ AC PM และทำงานบน DC จริงไม่ใช่มีประสิทธิภาพ แต่ไม่ใช่เพราะรูปคลื่นซายน์ขาด มันจะถูก จำกัด ด้วยความเร็วสูงสุดโดยไม่ต้องใช้ที่ปรึกษาทางกล

ใช้เวลาพิจารณาคุณสมบัติคอกของมอเตอร์แผลสองเท่ามอเตอร์ "AC เท่านั้น" ที่เห็นได้ชัดเมื่อมาพร้อมกับ DC และบางทีคุณอาจจะสามารถเข้าใจอาร์กิวเมนต์ของฉัน เฉพาะเมื่อคุณต้องการที่จะผลักดันแต่ละขั้วนอกเหนือจากการดึงมันคุณต้องจัดหา AC มิฉะนั้น DC คือสิ่งที่คุณต้องการและบ่อยครั้งที่คุณกำลังใช้แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟจะเป็น AC

กระดานชนวน

ทั้งหมด: เครื่องแปรงที่มีขีด จำกัด อาจถึง 48V เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิด ในทางตรงกันข้ามเครื่อง brushless สามารถเรียกใช้จากแบตเตอรี่ 240V ได้อย่างง่ายดายโดยมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น 480V หรือสูงกว่าโดยตัวแปลง DC boost ที่อยู่ระหว่างแบตเตอรี่และมอเตอร์ ด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงเช่นเดียวกับที่ใช้ในรถยนต์ไฮบริดหรือปลั๊กอินส่วนใหญ่ในปัจจุบันการสูญเสียการควบคุมความเร็วจะลดลงเมื่อเทียบกับการถ่ายโอนพลังงานทั้งหมดดังนั้นจึงเป็นการส่งเสริมประสิทธิภาพสูง

ที่จริงแล้ว Tesla ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสซึ่งใช้ทั้ง AC และ DC หากมอเตอร์ใช้เพียง AC มันจะเป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบอะซิงโครนัสซึ่งเป็นมอเตอร์ที่ไม่สามารถคาดเดาได้ที่จะใช้ในยานพาหนะเนื่องจากการลื่นในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นในโรเตอร์ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าสูตร: การปฏิวัติต่อนาที = ความถี่ * 60 / ขั้วคู่ต่อเฟส - ลื่นความเร็ว)

ในมอเตอร์แบบซิงโครนัสมีขดลวดสเตเตอร์ AC ขยาย (เหมือนมอเตอร์เหนี่ยวนำทั่วไป) แต่มันก็มีโรเตอร์ขยายแบบ DC (ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์เหนี่ยวนำ) ด้วยการทำเช่นนี้ความเร็วเอาท์พุทสามารถเข้าถึงความเร็วสูงสุดเชิงทฤษฎี (ความเร็ว sunchronous) ซึ่งทำให้มอเตอร์ที่สามารถคาดเดาได้และมีประสิทธิภาพเพื่อใช้ในยานพาหนะ (สูตร: การปฏิวัติต่อนาที = ความถี่ * 60 / ขั้วคู่ต่อเฟส)

จากนั้นเทสลาสามารถสำรวจสิ่งนี้และใช้ ESC (Electronic Speed ​​Controller) ESC เป็นแผงวงจรที่แปลงพลังงาน DC จากแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับเปลี่ยนคลื่นสี่เหลี่ยมเป็นคลื่นไซนัสเปลี่ยนความถี่และแอมพลิจูดให้สอดคล้องกับสัญญาณจากคันเร่งและส่งพลังงานดำเนินการ เพื่อสเตเตอร์ นอกจากนี้ยังเปลี่ยนแอมพลิจูดของพลังงาน DC เป็นโรเตอร์ให้สอดคล้องกับกำลังไฟ AC เป็นสเตเตอร์