2009 foi o “primeiro ano dos veículos eléctricos”. Um motor de combustão interna obtém energia mecânica (potência rotacional) através de uma reacção química chamada combustão, mas um motor converte energia eléctrica directamente em energia mecânica. No caso de um motor EV (veículo elétrico), a eletricidade flui através do estator fixado na carcaça, e o rotor, que é um corpo giratório, recebe a eletricidade como energia rotacional.
Se você observar a rotação de um motor em períodos de tempo muito curtos, verá que a direção da força magnética no lado do estator, por onde a corrente flui, muda constantemente. O lado do rotor repete a ação de ser “puxado”, depois “separado” e depois “puxado” novamente. Isso ocorre porque este método é adequado para obter movimento rotacional. Apenas um lado precisa girar. Em outras palavras, o estator deve ser feito de um material cuja magnetização se inverte quando a direção da corrente é invertida (um material magnético macio), e o rotor deve ser feito de um material cuja magnetização continua a ser mantida mesmo quando a direção da corrente é invertida. as mudanças atuais (um material magnético duro). materiais) são necessários. Por esta razão, os motores utilizam placas de aço eletromagnéticas para o estator externo e ímãs permanentes para o rotor rotativo.
Motor Stella plug-in da Fuji Heavy Industries. Ele compartilha o mesmo design do Mitsubishi i-MiEV, mas as especificações detalhadas são diferentes. O invólucro de alumínio fundido Ryobi tem camada dupla, com passagens de água de resfriamento moldadas em seu interior. O know-how também inclui como inserir o núcleo e como lançar.
Parte do motor do Nissan Leaf. Como você pode ver pelo tamanho do suporte com os braços estendidos de um lado para o outro, o motor, que é um bloco de metal, é mais pesado do que parece. Tal como acontece com os motores de combustão interna, a razão pela qual é necessária uma melhoria de eficiência de 1% é reduzir este peso tanto quanto possível.
Os motores para EVs são extremamente caros e de alto desempenho. Além disso, é necessário que seja leve e altamente eficiente. De acordo com os fabricantes de motores, os motores EV têm “requisitos de desempenho absurdos”.
Normalmente, os motores são frequentemente usados a uma velocidade de rotação quase constante. A rotação do motor de um trem muda conforme o trem dá partida e para, mas a aceleração é constante e a desaceleração também é constante. As velocidades são especificadas entre estações e os gradientes também são conhecidos. Portanto, você pode responder dirigindo conforme programado. No entanto, para os VE que circulam em estradas gerais, não existe um número definido de rotações após o número de segundos após o arranque. Mesmo na mesma estrada, o funcionamento do motor muda dependendo da situação do trânsito. Um motor cuja rotação muda constantemente não pode ser usado em aplicações normais. É por isso que é uma loucura.
O estator é formado pelo empilhamento de muitas placas de aço eletromagnéticas ultrafinas. Quanto mais fino for, mais a perda de corrente parasita pode ser suprimida, mas um certo grau de espessura é necessário para manter a precisão da forma. O equilíbrio depende do know-how de cada siderúrgico. (ILUST: Toshinao Kumagai)
Para lidar suavemente com esta flutuação rotacional, o lado do estator deve mudar instantaneamente a magnetização, mas no instante seguinte uma grande força deve ser transferida para o lado do rotor. O estator requer um material altamente eficiente (baixa perda) e cuja magnetização possa ser facilmente revertida. Esta é uma chapa de aço elétrico, que é um material magnético macio. Nos EVs, chapas de aço eletromagnéticas com espessura de {{0}},3 a 0,5 mm são empilhadas para formar uma placa espessa. É para suprimi-lo. As superfícies das placas de aço elétrico ultrafinas são revestidas e isoladas umas das outras. Esta estrutura reduz a perda de correntes parasitas.
Por outro lado, os ímãs permanentes são usados no lado do rotor, que recebe corrente e gera força rotacional, mas para EVs, que têm grandes flutuações rotacionais e requisitos rigorosos para "desaceleração repentina" e "aceleração repentina", bem como alta rotação e grande torque. Em relação aos motores, em primeiro lugar, os motores do tipo torque magnético com ímãs dispostos ao redor do rotor não são adequados. Para veículos híbridos, existe um tipo de torque magnético, mas para EVs puros, é usada uma combinação de torque magnético e torque de reatância, com ímãs dispostos de modo que o campo magnético do ímã permanente se torne mais forte em intervalos regulares ao redor do rotor voltado para o estator superfície. É um tipo de motor.
Potentes ímãs de terras raras embutidos no rotor. A forma como estão dispostos afeta o desempenho motor. Colocar um ímã próximo à periferia externa aumentará o torque magnético, mas isso por si só não é adequado para VEs. Os ímãs são dispostos diagonalmente para utilizar o torque de reatância (que possui uma fase diferente do torque do ímã).
Na foto acima, ímãs permanentes verdes estão embutidos no rotor, e a colocação desses ímãs é o know-how. Além disso, os ímãs utilizados são ímãs de terras raras cujos componentes incluem neodímio, ferro e boro, que são os mais fortes entre os ímãs permanentes. O disprósio também é adicionado para suprimir a desmagnetização térmica, que enfraquece a força magnética devido ao calor da alta rotação. Diz-se que a adição de 1% de disprósio pode melhorar a desmagnetização térmica em cerca de 15 graus, e esses ímãs de alto desempenho são essenciais para motores EV.
O aumento da potência do motor geralmente é feito em veículos elétricos, mas uma maneira de aumentar a potência com o mesmo motor é aumentar a velocidade de rotação. No entanto, se a rotação for aumentada, é provável que ocorra desmagnetização térmica. Além disso, quanto maior a rotação, mais difícil se torna gerenciar a pequena folga entre o rotor e o estator. A precisão da usinagem é necessária para chapas de aço eletromagnéticas.
A tecnologia para produção em massa de motores de alto desempenho é extremamente avançada. Requer não apenas conhecimento de design, mas também ajuda com materiais. Também precisamos de ajuda com o processo de fabricação. Por esse motivo, muitos fabricantes de aço fornecem chapas de aço elétricas com tecnologia de processamento incluída. Desta forma, o desempenho do motor melhorou dramaticamente. A carcaça do motor é feita de liga de alumínio, que é um material não magnético. Este design e processamento de formas também é uma massa de know-how.
