An motore elettricoè un dispositivo che converte l'energia elettrica in energia meccanica e, dall'invenzione del primo motore elettrico da parte di Faraday, siamo in grado di vivere la nostra vita senza questo dispositivo ovunque.
Al giorno d'oggi, le auto stanno rapidamente evolvendo da dispositivi prevalentemente meccanici a dispositivi elettrici, e l'uso di motori sta diventando sempre più diffuso. Molte persone potrebbero non essere in grado di indovinare quanti motori sono installati nella loro auto, e la seguente introduzione vi aiuterà a scoprirli.
Applicazioni dei motori nelle automobili
Per scoprire dove si trova il motore nella tua auto, il sedile elettrico è il posto ideale dove trovarlo. Nelle auto economiche, i motori in genere consentono la regolazione longitudinale e l'inclinazione dello schienale. Nelle auto di lusso,motori elettriciPuò controllare la regolazione dell'altezza, ad esempio l'inclinazione del cuscino del sedile, il supporto lombare, la regolazione del poggiatesta e la rigidità del cuscino, tra le altre funzioni che possono essere utilizzate senza motori elettrici. Altre caratteristiche dei sedili che utilizzano motori elettrici includono il ripiegamento elettrico dei sedili e il carico elettrico dei sedili posteriori.
I tergicristalli sono l'esempio più comune dimotore elettricoApplicazioni nelle auto moderne. In genere, ogni auto è dotata di almeno un motorino per i tergicristalli anteriori. I tergicristalli posteriori stanno diventando sempre più popolari nei SUV e nelle auto con portellone posteriore, il che significa che tergicristalli posteriori e motorini corrispondenti sono presenti nella maggior parte delle auto. Un altro motorino pompa il liquido lavavetri al parabrezza e, in alcune auto, ai fari, che potrebbero essere dotati di un proprio piccolo tergicristallo.
Quasi tutte le auto sono dotate di un ventilatore che fa circolare l'aria attraverso il sistema di riscaldamento e raffreddamento; molti veicoli hanno due o più ventole nell'abitacolo. I veicoli di fascia alta hanno anche ventole nei sedili per la ventilazione dei cuscini e la distribuzione del calore.
In passato, i finestrini venivano spesso aperti e chiusi manualmente, ma ora gli alzacristalli elettrici sono comuni. Motori nascosti sono alloggiati in ogni finestrino, compresi i tettucci apribili e i lunotti posteriori. Gli attuatori utilizzati per questi finestrini possono essere semplici come relè, ma i requisiti di sicurezza (come il rilevamento di ostacoli o il bloccaggio di oggetti) portano all'utilizzo di attuatori più intelligenti con monitoraggio del movimento e limitazione della forza motrice.
Con il passaggio dal sistema manuale a quello elettrico, le serrature delle auto stanno diventando più pratiche. I vantaggi del controllo motorizzato includono funzioni pratiche come il controllo a distanza e una maggiore sicurezza e intelligenza, come lo sblocco automatico dopo una collisione. A differenza degli alzacristalli elettrici, le serrature elettriche delle portiere devono mantenere la possibilità di azionamento manuale, il che influisce sulla progettazione del motore e sulla struttura della serratura elettrica.
Gli indicatori sui cruscotti o sui gruppi di controllo si sono evoluti in diodi a emissione luminosa (LED) o altri tipi di display, ma ora ogni quadrante e indicatore utilizza piccoli motori elettrici. Altri motori nella categoria "comfort" includono funzioni comuni come la chiusura e la regolazione della posizione degli specchietti laterali, oltre ad applicazioni più sofisticate come capote, pedali retrattili e divisori in vetro tra guidatore e passeggero.
Sotto il cofano, i motori elettrici stanno diventando sempre più comuni in molti altri settori. In molti casi, i motori elettrici stanno sostituendo i componenti meccanici azionati a cinghia. Tra gli esempi figurano ventole del radiatore, pompe del carburante, pompe dell'acqua e compressori. Ci sono diversi vantaggi nel trasformare queste funzioni dalla trasmissione a cinghia a quella elettrica. Uno è che l'uso di motori di azionamento nelle moderne apparecchiature elettroniche è più efficiente dal punto di vista energetico rispetto all'uso di cinghie e pulegge, con conseguenti benefici come una maggiore efficienza nei consumi, una riduzione del peso e minori emissioni. Un altro vantaggio è che l'uso di motori elettrici al posto delle cinghie consente una maggiore libertà nella progettazione meccanica, poiché le posizioni di montaggio di pompe e ventole non devono essere vincolate dalla cinghia a serpentina che deve essere fissata a ciascuna puleggia.
Tendenze nella tecnologia dei motori nei veicoli
I motori elettrici sono indispensabili nei punti indicati nel diagramma sopra e, di conseguenza, man mano che l'auto diventa più elettronica e progrediscono la guida autonoma e l'intelligenza, i motori elettrici saranno sempre più utilizzati nelle auto e cambierà anche il tipo di motori per la trazione.
Mentre in precedenza la maggior parte dei motori delle auto utilizzava sistemi automobilistici standard a 12 V, i sistemi a doppia tensione a 12 V e 48 V stanno diventando comuni, con il sistema a doppia tensione che consente di rimuovere alcuni dei carichi di corrente più elevati dalla batteria a 12 V. Il vantaggio di utilizzare un'alimentazione a 48 V è una riduzione di quattro volte della corrente a parità di potenza, con la conseguente riduzione del peso di cavi e avvolgimenti del motore. Le applicazioni con carichi ad alta corrente che possono essere aggiornate all'alimentazione a 48 V includono motorini di avviamento, turbocompressori, pompe del carburante, pompe dell'acqua e ventole di raffreddamento. L'installazione di un sistema elettrico a 48 V per questi componenti può far risparmiare circa il 10% del consumo di carburante.
Capire i tipi di motore
Applicazioni diverse richiedono motori diversi e i motori possono essere classificati in vari modi.
1. Classificazione in base alla fonte di alimentazione - A seconda della fonte di alimentazione, il motore può essere classificato in motori a corrente continua (CC) e motori a corrente alternata (CA). Tra questi, i motori a corrente alternata si dividono anche in motori monofase e motori trifase.
2. In base al principio di funzionamento - in base alla diversa struttura e al principio di funzionamento, il motore può essere suddiviso in motore a corrente continua, motore asincrono e motore sincrono. I motori sincroni possono anche essere suddivisi in motori sincroni a magneti permanenti, motori sincroni a riluttanza e motori a isteresi. I motori asincroni possono essere suddivisi in motori a induzione e motori a corrente alternata a collettore.
3. Classificazione in base alla modalità di avviamento e di funzionamento: il motore in base alla modalità di avviamento e di funzionamento può essere suddiviso in motore asincrono monofase avviato tramite condensatore, motore asincrono monofase avviato tramite condensatore, motore asincrono monofase avviato tramite condensatore e motore asincrono monofase a fase divisa.
4. Classificazione in base all'uso: i motori elettrici possono essere suddivisi in motori di azionamento e motori di controllo a seconda dell'uso. I motori di azionamento si dividono in utensili elettrici (tra cui utensili per foratura, lucidatura, rettifica, scanalatura, taglio, alesatura e altri) con motori elettrici, elettrodomestici (tra cui lavatrici, ventilatori elettrici, frigoriferi, condizionatori d'aria, registratori a nastro, videoregistratori, videoregistratori, lettori DVD, aspirapolvere, macchine fotografiche, asciugacapelli, rasoi elettrici, ecc.) con motori elettrici e altri piccoli macchinari e attrezzature di uso generale (tra cui una varietà di piccole macchine utensili, piccoli macchinari, apparecchiature mediche, strumenti elettronici, ecc.). I motori di controllo si dividono in motori passo-passo e servomotori.
5. Classificazione in base alla struttura del rotore: il motore in base alla struttura del rotore può essere suddiviso in motore a induzione a gabbia (il vecchio standard è chiamato motore asincrono a gabbia di scoiattolo) e motore a induzione con rotore avvolto a filo (il vecchio standard è chiamato motore asincrono a filo).
6. Classificazione in base alla velocità di funzionamento: i motori in base alla velocità di funzionamento possono essere suddivisi in motori ad alta velocità, motori a bassa velocità, motori a velocità costante e motori a velocità variabile.
Attualmente, la maggior parte dei motori nelle applicazioni di carrozzeria automobilistica utilizza motori CC con spazzole, una soluzione tradizionale. Questi motori sono semplici da azionare e relativamente economici grazie alla funzione di commutazione fornita dalle spazzole. In alcune applicazioni, i motori CC senza spazzole (BLDC) offrono vantaggi significativi in termini di densità di potenza, riducendo il peso e garantendo un migliore risparmio di carburante e minori emissioni. I produttori stanno scegliendo di utilizzare motori BLDC nei tergicristalli, nei ventilatori e nelle pompe per il riscaldamento, la ventilazione e il condizionamento dell'aria (HVAC) dell'abitacolo. In queste applicazioni, i motori tendono a funzionare per lunghi periodi di tempo piuttosto che per un funzionamento transitorio come quello degli alzacristalli elettrici o dei sedili elettrici, dove la semplicità e l'economicità dei motori con spazzole continuano a essere vantaggiose.
Motori elettrici adatti ai veicoli elettrici
Il passaggio dai veicoli a basso consumo di carburante ai veicoli puramente elettrici comporterà il passaggio a motori a motore nel cuore dell'auto.
Il sistema di azionamento del motore è il cuore di un veicolo elettrico, ed è costituito da un motore, un convertitore di potenza, vari sensori di rilevamento e un alimentatore. I motori adatti ai veicoli elettrici includono: motori a corrente continua (CC), motori a corrente continua brushless (CC), motori asincroni, motori sincroni a magneti permanenti (PCB) e motori a riluttanza commutata (CC).
Il motore a corrente continua (CC) è un motore che converte l'energia elettrica continua in energia meccanica ed è ampiamente utilizzato nel settore della trazione elettrica grazie alle sue buone prestazioni di regolazione della velocità. Presenta inoltre le caratteristiche di un'elevata coppia di spunto e di un controllo relativamente semplice, pertanto qualsiasi macchinario che si avvia sotto carico elevato o richiede una regolazione uniforme della velocità, come grandi laminatoi reversibili, argani, locomotive elettriche, tram e così via, è adatto all'uso di motori a corrente continua.
Il motore CC brushless è perfettamente in linea con le caratteristiche di carico dei veicoli elettrici, con caratteristiche di coppia elevata a bassa velocità, può fornire un'elevata coppia di spunto per soddisfare i requisiti di accelerazione dei veicoli elettrici, allo stesso tempo, può funzionare in un ampio intervallo di velocità bassa, media e alta, presentando anche caratteristiche di elevata efficienza, in condizioni di carico leggero. Lo svantaggio è che il motore stesso è più complesso di un motore CA e il controller è più complesso di un motore CC con spazzole.
Il motore asincrono, ovvero il motore a induzione, è un dispositivo in cui il rotore è immerso in un campo magnetico rotante e, sotto l'azione del campo magnetico rotante, si ottiene una coppia di rotazione che fa ruotare il rotore. La struttura del motore asincrono è semplice, facile da produrre e manutenere, ha caratteristiche di carico a velocità quasi costante e può soddisfare i requisiti di trascinamento della maggior parte dei macchinari di produzione industriale e agricola. Tuttavia, la velocità del motore asincrono e la sua velocità sincrona con campo magnetico rotante hanno una velocità di rotazione fissa, e quindi la regolazione della velocità è scarsa, non economica come quella del motore a corrente continua, ma flessibile. Inoltre, nelle applicazioni ad alta potenza e bassa velocità, i motori asincroni non sono convenienti quanto i motori sincroni.
Il motore sincrono a magneti permanenti è un motore sincrono che genera un campo magnetico rotante sincrono mediante l'eccitazione di magneti permanenti, che agiscono come un rotore per generare un campo magnetico rotante; gli avvolgimenti trifase dello statore reagiscono attraverso l'indotto sotto l'azione del campo magnetico rotante, inducendo correnti simmetriche trifase. Il motore a magneti permanenti è di piccole dimensioni, leggero, con una bassa inerzia rotante e un'elevata densità di potenza, il che lo rende adatto ai veicoli elettrici con spazio limitato. Inoltre, presenta un elevato rapporto coppia/inerzia, un'elevata capacità di sovraccarico e un'elevata coppia di uscita, soprattutto a basse velocità di rotazione, il che lo rende adatto all'accelerazione iniziale del veicolo computerizzato. Pertanto, i motori a magneti permanenti sono stati generalmente riconosciuti dalle sessioni di veicoli elettrici nazionali ed esteri e sono stati utilizzati in numerosi veicoli elettrici. Ad esempio, la maggior parte dei veicoli elettrici in Giappone è azionata da motori a magneti permanenti, utilizzati nella Toyota Prius ibrida.
Data di pubblicazione: 31-01-2024