فن آوری به کار رفته در موتورهای الکتریکی؛ در زیر پوست یک موتور الکتریکی چه خبر است؟

در حال حاضر بیشتر مباحث پیرامون خودروهای الکتریکی مربوط به فن آوری باتری و زمان شارژ آن ها است، اما به ندرت درمورد فن آوری به کار رفته در خود موتورهای الکتریکی صحبت می شود. در یک خودروی الکتریکی، نقش موتور برای دستیابی به بهترین محدوده حرکتی اگر بیشتر از نقش باتری ها نباشد کمتر نیست.

برد حرکتی به صورت مستقیم با فن آوری به کار رفته در موتورهای الکتریکی رابطه دارد. موتورهای الکتریکی بازده خیره کننده ای در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی دارند. به گونه ای که حتی بهترین موتورهای احتراق داخلی، کار سختی برای مقابله با گشتاور رعب آور موتورهای الکتریکی دارند. در واقع در حدود یک سوم (حدودا 33.33 درصد) سوختی که شما در باک خودرویتان می ریزد تبدیل به کار واقعی خواهد شد اما در مقابل یک خودروی الکتریکی توانایی تبدیل 90 درصدی انرژی را دارد.

سه نوع موتور معمول که در خودروهای الکتریکی استفاده می شوند که شامل موتور القایی آسنکرون بدون جاروبک (تسلا مدل S) موتور سنکرون با جاروبک (رنو زویی) و موتور بدون سنکرون بدون جاروبک با اتصال دائم مغناطیسی (نیسان لیف و تسلا مدل 3) می باشند.

موتورهای اتصال مغناطیسی و القایی از نظر مکانیکی مشابه یکدیگر بوده و هر دو دارای بخش ثابت موسوم به استاتور هستند که به وسیله یک سیم پیچ الکترومغناطیسی در یک سیلندر قرار گرفته است و در مرکز آن بخش متحرک یعنی روتور قرار دارد.

در موتورهای مغناطیسی اتصال دائم از یک روتور آهن ربای قدرتمند نئودیمیم استفاده می شود. زمانی که کنترلر استاتور الکترومغناطیسی را روشن می کند، یک میدان مغناطیسی در دور روتور ایجاد می شود. در نتیجه میدان مغناطیسی روتور این جریان را به طور کاملا مشابه دنبال می کند و بنابراین روتور شروع به چرخیدن می کند.

در دو نوع دیگر استاتور و روتور از سیم پیچ الکترومغناطیسی ساخته شده است و خبری از آهنربای دائمی نیست.

در موتورهای القایی، میدان مغناطیسی استاتور و میدان مغناطیسی روتور به نسبت موتورهای مغناطیسی سریع تر شروع به چرخش می کنند. سیم پیچ های روتور به وسیله تماس الکتریکی توسط یک قطعه موسوم به Slip ring به منبع تغذیه DC متصل شده اند تا میدان مغناطیسی تولید کنند. به همین دلیل این سیستم نیز همانند اتصال آهن ربای دائمی کار می کند.

حالا تفاوت اصلی این نوع موتورها به نسبت یکدیگر در چیست و کدام بهتر است؟ در پاسخ باید گفت که موتورهای القایی آسنکرون برای قدرت های بالا مناسب هستند و به همین دلیل تسلا از این موتور در مدل S استفاده می کند. در حالی که مدل کوچک تر تسلا یعنی مدل 3 از یک موتور مغناطیسی دائم استفاده می کند. این موتورها فضای کمتری را اشغال می کنند و قابلیت کنترل بیشتری دارند سبک تر هستند و حتی راحت تر خنک می شوند.

به طور معمول خودروهای الکتریکی نیاز به تجهیزات کنترلی پیچیده دارند که عموما آن را PEM یا ماژول الکترونیکی قدرت می نامند. شرکت آئودی از این ماژول جدید استفاده می کند. این ماژول شامل یک اینورتر است که می تواند به صورت مجزا با PEM و یا با خود موتور الکتریکی کار کند. اینورترها رابط بین جریان متناوب موتور الکتریکی و جریان مستقیم باتری هستند و نقش تبدیل کننده را بازی می کنند.

در حال حاضر بهترین و پیشرفته ترین موتورهای الکتریکی در خودروهای فرمول E استفاده می شود. به طور مثال موتور ساخته شده توسط شرکت بی ام و در حدود 3 برابر نسبت قدرت به وزن بهتری در مقایسه با موتور الکتریکی استفاده شده در مدل i3 دارد. یکی از مهم ترین دلایل آن نیز استفاده از قطعات بسیار سبک وزن در بخش روتور موتور است.