حقایق سریع! در واقع تعداد زیادی موتور در خودروها وجود دارد!

An موتور الکتریکیدستگاهی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و از زمان اختراع اولین موتور الکتریکی توسط فارادی، ما توانسته‌ایم بدون این دستگاه در همه جا زندگی کنیم.

امروزه، خودروها به سرعت از دستگاه‌های عمدتاً مکانیکی به دستگاه‌های برقی تغییر می‌کنند و استفاده از موتور در خودروها روز به روز گسترده‌تر می‌شود. بسیاری از افراد ممکن است نتوانند حدس بزنند که چند موتور در ماشینشان نصب شده است و مقدمه زیر به شما کمک می‌کند تا موتورهای ماشین خود را بشناسید.

کاربردهای موتور در خودروها

برای اینکه بفهمید موتور در ماشین شما کجاست، صندلی برقی جای ایده‌آلی برای پیدا کردن آن است. در ماشین‌های اقتصادی، موتورها معمولاً تنظیم جلو و عقب و شیب پشتی را ارائه می‌دهند. در ماشین‌های لوکس،موتورهای الکتریکیمی‌تواند تنظیم ارتفاع، مثلاً میزان خم شدن بالشتک پایین صندلی، پشتیبانی کمر، تنظیم پشت سری و سفتی بالشتک را کنترل کند، در حالی که سایر ویژگی‌هایی که می‌توانند بدون موتورهای الکتریکی استفاده شوند، وجود دارد. از دیگر ویژگی‌های صندلی که از موتورهای الکتریکی استفاده می‌کنند می‌توان به تاشوی برقی صندلی و بارگذاری برقی صندلی‌های عقب اشاره کرد.

برف پاک کن ها رایج ترین نمونه هستندموتور الکتریکیکاربردهای آن در خودروهای مدرن. معمولاً هر خودرو حداقل یک موتور برف‌پاک‌کن برای برف‌پاک‌کن‌های جلو دارد. برف‌پاک‌کن‌های شیشه عقب به طور فزاینده‌ای در خودروهای شاسی‌بلند و خودروهایی با درب‌های تاشو محبوب می‌شوند، به این معنی که برف‌پاک‌کن‌های عقب و موتورهای مربوطه در اکثر خودروها وجود دارند. موتور دیگری مایع شیشه‌شوی را به شیشه جلو و در برخی خودروها به چراغ‌های جلو پمپ می‌کند که ممکن است برف‌پاک‌کن کوچک مخصوص به خود را داشته باشند.
تقریباً هر خودرویی یک دمنده دارد که هوا را در سیستم گرمایش و سرمایش به گردش در می‌آورد؛ بسیاری از خودروها دو یا چند فن در کابین دارند. خودروهای مدل بالاتر همچنین در صندلی‌ها برای تهویه کوسن و توزیع گرما فن دارند.

در گذشته، پنجره‌ها اغلب به صورت دستی باز و بسته می‌شدند، اما اکنون پنجره‌های برقی رایج هستند. موتورهای پنهان در هر پنجره، از جمله سانروف و پنجره‌های عقب، قرار دارند. محرک‌های مورد استفاده برای این پنجره‌ها می‌توانند به سادگی رله‌ها باشند، اما الزامات ایمنی (مانند تشخیص موانع یا بستن اشیاء) منجر به استفاده از محرک‌های هوشمندتر با نظارت بر حرکت و محدود کردن نیروی محرکه می‌شود.

با تغییر از دستی به برقی، قفل‌های خودرو راحت‌تر می‌شوند. مزایای کنترل موتوری شامل ویژگی‌های راحتی مانند کنترل از راه دور و افزایش ایمنی و هوشمندی مانند باز شدن خودکار قفل پس از تصادف است. برخلاف شیشه بالابرهای برقی، قفل‌های درب برقی باید گزینه عملکرد دستی را حفظ کنند، بنابراین این امر بر طراحی موتور و ساختار قفل درب برقی تأثیر می‌گذارد.

نشانگرهای روی داشبورد یا صفحه کیلومترشمار ممکن است به دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) یا انواع دیگر نمایشگرها تکامل یافته باشند، اما اکنون هر صفحه و گیج از موتورهای الکتریکی کوچک استفاده می‌کند. سایر موتورها در دسته موتورهای راحتی‌زا شامل ویژگی‌های رایجی مانند تاشوندگی آینه‌های جانبی و تنظیم موقعیت و همچنین کاربردهای متنوع‌تری مانند سقف‌های تاشو، پدال‌های جمع‌شونده و جداکننده‌های شیشه‌ای بین راننده و سرنشین هستند.

موتورهای الکتریکی در زیر کاپوت، در تعدادی از مکان‌های دیگر رایج‌تر می‌شوند. در بسیاری از موارد، موتورهای الکتریکی جایگزین اجزای مکانیکی تسمه‌ای می‌شوند. به عنوان مثال می‌توان به فن‌های رادیاتور، پمپ‌های سوخت، پمپ‌های آب و کمپرسورها اشاره کرد. تغییر این عملکردها از تسمه به درایو الکتریکی مزایای متعددی دارد. یکی از این مزایا این است که استفاده از موتورهای محرک در تجهیزات الکترونیکی مدرن، نسبت به استفاده از تسمه و پولی، از نظر انرژی کارآمدتر است و منجر به مزایایی مانند بهبود راندمان سوخت، کاهش وزن و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود. مزیت دیگر این است که استفاده از موتورهای الکتریکی به جای تسمه، آزادی بیشتری در طراحی مکانیکی ایجاد می‌کند، زیرا محل نصب پمپ‌ها و فن‌ها نباید توسط تسمه مارپیچی که باید به هر پولی متصل شود، محدود شود.

روندهای فناوری موتور درون خودرو

موتورهای الکتریکی در مکان‌های مشخص شده در نمودار بالا ضروری هستند و متعاقباً، با الکترونیکی‌تر شدن خودرو و پیشرفت رانندگی خودکار و هوشمندسازی، موتورهای الکتریکی بیشتر و بیشتر در خودرو مورد استفاده قرار خواهند گرفت و نوع موتورهای محرک نیز در حال تغییر است.

در حالی که قبلاً اکثر موتورهای خودروها از سیستم‌های استاندارد ۱۲ ولت خودرو استفاده می‌کردند، سیستم‌های دوگانه ولتاژ ۱۲ ولت و ۴۸ ولت اکنون در حال تبدیل شدن به جریان اصلی هستند، به طوری که سیستم دوگانه ولتاژ امکان حذف برخی از بارهای جریان بالاتر از باتری ۱۲ ولت را فراهم می‌کند. مزیت استفاده از منبع تغذیه ۴۸ ولت، کاهش چهار برابری جریان برای همان توان و کاهش وزن کابل‌ها و سیم‌پیچ‌های موتور است. کاربردهایی با بارهای جریان بالا که ممکن است به توان ۴۸ ولت ارتقا یابند شامل موتورهای استارت، توربوشارژرها، پمپ‌های سوخت، پمپ‌های آب و فن‌های خنک‌کننده است. قرار دادن یک سیستم الکتریکی ۴۸ ولت برای این اجزا ممکن است تقریباً ۱۰ درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی کند.

درک انواع موتور
کاربردهای مختلف به موتورهای متفاوتی نیاز دارند و موتورها را می‌توان به روش‌های مختلفی دسته‌بندی کرد.

۱. طبقه‌بندی بر اساس منبع تغذیه - بسته به منبع تغذیه موتور، می‌توان آن را به موتورهای DC و موتورهای AC طبقه‌بندی کرد. در این میان، موتورهای AC نیز به موتورهای تک فاز و موتورهای سه فاز تقسیم می‌شوند.

۲. طبق اصل کار - طبق ساختار و اصل کار متفاوت، موتور را می‌توان به موتور DC، موتور آسنکرون و موتور سنکرون تقسیم کرد. موتورهای سنکرون همچنین می‌توانند به موتورهای سنکرون آهنربای دائم، موتورهای سنکرون رلوکتانسی و موتورهای هیسترزیس تقسیم شوند. موتور آسنکرون را می‌توان به موتور القایی و موتور کموتاتور AC تقسیم کرد.

۳. طبقه‌بندی بر اساس حالت راه‌اندازی و کارکرد - موتور را بر اساس حالت راه‌اندازی و کارکرد می‌توان به موتور آسنکرون تک فاز با راه‌اندازی خازنی، موتور آسنکرون تک فاز با راه‌اندازی خازنی، موتور آسنکرون تک فاز با راه‌اندازی خازنی و موتور آسنکرون تک فاز با فاز شکسته تقسیم کرد.

۴. طبقه‌بندی بر اساس کاربرد - موتورهای الکتریکی را می‌توان بر اساس کاربرد به موتورهای محرک و موتورهای کنترل تقسیم کرد. موتورهای محرک به ابزارهای برقی (شامل مته‌کاری، صیقل‌کاری، سنگ‌زنی، شیارزنی، برش، برقوکاری و سایر ابزارها) با موتورهای الکتریکی، لوازم خانگی (شامل ماشین لباسشویی، پنکه برقی، یخچال، کولر گازی، ضبط صوت، ویدئو، پخش‌کننده دی‌وی‌دی، جاروبرقی، دوربین، سشوار، ریش‌تراش برقی و غیره) با موتورهای الکتریکی و سایر ماشین‌آلات و تجهیزات کوچک عمومی (شامل انواع ماشین‌آلات کوچک، ماشین‌آلات کوچک، تجهیزات پزشکی، ابزارهای الکترونیکی و غیره) با موتورهای الکتریکی تقسیم می‌شوند. موتورهای کنترل به موتورهای پله‌ای و موتورهای سروو تقسیم می‌شوند.

۵. طبقه‌بندی بر اساس ساختار روتور - موتور بر اساس ساختار روتور را می‌توان به موتور القایی قفسی (استاندارد قدیمی موتور آسنکرون قفس سنجابی نامیده می‌شود) و موتور القایی روتور سیم‌پیچ (استاندارد قدیمی موتور آسنکرون سیم‌پیچ نامیده می‌شود) تقسیم کرد.

۶. طبقه‌بندی بر اساس سرعت کارکرد - موتورها را می‌توان بر اساس سرعت کارکرد به موتورهای پرسرعت، موتورهای کم‌سرعت، موتورهای با سرعت ثابت و موتورهای سرعت ثابت تقسیم کرد.

در حال حاضر، اکثر موتورها در کاربردهای بدنه خودرو از موتورهای DC دارای جاروبک استفاده می‌کنند که یک راه حل سنتی است. این موتورها به دلیل عملکرد کموتاسیون ارائه شده توسط جاروبک‌ها، به راحتی قابل رانندگی و نسبتاً ارزان هستند. در برخی کاربردها، موتورهای DC بدون جاروبک (BLDC) از نظر چگالی توان مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهند که باعث کاهش وزن و صرفه‌جویی در مصرف سوخت و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود و تولیدکنندگان در حال انتخاب موتورهای BLDC در برف‌پاک‌کن‌ها، گرمایش کابین، دمنده‌ها و پمپ‌های تهویه مطبوع (HVAC) هستند. در این کاربردها، موتورها به جای عملکرد گذرا مانند شیشه بالابرهای برقی یا صندلی‌های برقی، تمایل دارند برای مدت طولانی کار کنند، جایی که سادگی و مقرون به صرفه بودن موتورهای جاروبک همچنان سودمند است.

موتورهای الکتریکی مناسب برای خودروهای برقی
تغییر از خودروهای کم‌مصرف به خودروهای کاملاً برقی، منجر به تغییر به سمت موتورهای موتوری در قلب خودرو خواهد شد.

سیستم محرک موتور، قلب یک وسیله نقلیه الکتریکی است که از یک موتور، یک مبدل توان، حسگرهای تشخیص مختلف و یک منبع تغذیه تشکیل شده است. موتورهای مناسب برای وسایل نقلیه الکتریکی عبارتند از: موتورهای جریان مستقیم (DC)، موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک (Brushless DC)، موتورهای آسنکرون (Asynchronous)، موتورهای سنکرون مغناطیس دائم (Permanent Magnet Synchronous) و موتورهای رلوکتانس سوئیچ شونده (Switched Reluctance).

موتور DC موتوری است که انرژی الکتریکی DC را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و به دلیل عملکرد خوب تنظیم سرعت، به طور گسترده در نیروی محرکه الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین دارای ویژگی‌های گشتاور شروع بزرگ و کنترل نسبتاً ساده است، بنابراین، هر ماشینی که تحت بار سنگین شروع به کار می‌کند یا نیاز به تنظیم سرعت یکنواخت دارد، مانند کارخانه‌های نورد برگشت‌پذیر بزرگ، وینچ‌ها، لوکوموتیوهای برقی، ترامواها و غیره، برای استفاده از موتورهای DC مناسب است.

موتور DC بدون جاروبک با ویژگی‌های بار خودروهای الکتریکی بسیار مطابقت دارد، با ویژگی‌های گشتاور بزرگ در سرعت پایین، می‌تواند گشتاور شروع بزرگی را برای برآورده کردن نیازهای شتاب خودروهای الکتریکی فراهم کند، در عین حال، می‌تواند در محدوده سرعت کم، متوسط ​​و زیاد کار کند، همچنین دارای ویژگی‌های راندمان بالا است، در شرایط کم بار، راندمان بالایی دارد. عیب این موتور این است که خود موتور پیچیده‌تر از موتور AC است و کنترل‌کننده آن پیچیده‌تر از موتور DC جاروبک‌دار است.

موتور آسنکرون، یعنی موتور القایی، وسیله‌ای است که در آن روتور در یک میدان مغناطیسی دوار قرار می‌گیرد و تحت عمل میدان مغناطیسی دوار، گشتاور چرخشی حاصل می‌شود و بنابراین روتور می‌چرخد. ساختار موتور آسنکرون ساده، ساخت و نگهداری آن آسان است، دارای ویژگی‌های بار با سرعت نزدیک به ثابت است و می‌تواند الزامات اکثر ماشین‌آلات تولیدی صنعتی و کشاورزی را برآورده کند. با این حال، سرعت موتور آسنکرون و سرعت سنکرون میدان مغناطیسی دوار آن دارای نرخ چرخش ثابتی است و بنابراین تنظیم سرعت ضعیف است، به اندازه موتور DC اقتصادی نیست و انعطاف‌پذیر است. علاوه بر این، در کاربردهای با قدرت بالا و سرعت پایین، موتورهای آسنکرون به اندازه موتورهای سنکرون منطقی نیستند.

موتور سنکرون آهنربای دائم یک موتور سنکرون است که با تحریک آهنرباهای دائمی، که به عنوان روتور برای تولید میدان مغناطیسی دوار عمل می‌کنند، یک میدان مغناطیسی دوار همزمان تولید می‌کند و سیم‌پیچ‌های استاتور سه فاز تحت عمل میدان مغناطیسی دوار از طریق آرمیچر واکنش نشان می‌دهند و جریان‌های متقارن سه فاز را القا می‌کنند. موتور آهنربای دائم از نظر اندازه کوچک، وزن سبک، با اینرسی چرخشی کوچک و چگالی توان بالا است که برای وسایل نقلیه الکتریکی با فضای محدود مناسب است. علاوه بر این، نسبت گشتاور به اینرسی بزرگ، ظرفیت اضافه بار قوی و گشتاور خروجی بزرگ به ویژه در سرعت‌های چرخشی پایین دارد که برای شتاب راه اندازی وسیله نقلیه کامپیوتری مناسب است. بنابراین، موتورهای آهنربای دائم به طور کلی توسط جلسات خودروهای الکتریکی داخلی و خارجی شناخته شده و در تعدادی از وسایل نقلیه الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. به عنوان مثال، اکثر وسایل نقلیه الکتریکی در ژاپن توسط موتورهای آهنربای دائم هدایت می‌شوند که در هیبرید تویوتا پریوس استفاده می‌شوند.