لماذا تفضل العلامات التجارية الرائدة EV PMSM على المحركات التعريفية

مقدمة

تقوم ثورة المركبات الكهربائية (EV) بإعادة تشكيل صناعة السيارات. مع الدفع العاجل للطاقة النظيفة والنقل المستدام ، أصبح محرك Car EV هو قلب التنقل الحديث. نظرًا لأن شركات صناعة السيارات تقومون بتحسين تقنيات الأداء والكفاءة وطول العمر ، فإن أحد المكونات الرئيسية - المحرك الكهربائي - أصبح مرتعًا للابتكار. من بين العديد من أنواع المحركات المتاحة ، ظهر المحرك الكهربائي المتزامن الدائم للمغناطيس (PMSM) باعتباره الخيار الأفضل للعديد من ماركات EV الرائدة ، متجاوزًا المحركات التعريفية المفضلة سابقًا.

في هذه المدونة ، سوف نستكشف سبب أن يكون PMSM نوع المحرك المفضل في EVs من خلال مقارنته مع المحركات التعريفية ، وتحليل أدائها ونطاقها وكفاءتها. سنناقش أيضًا التحديات المرتبطة بـ PMSM وما يحمله المستقبل لمحركات EV Car.

صعود محركات السيارات EV في صناعة السيارات

تمر صناعة السيارات العالمية بتحول زلزالي. أدت اللوائح الحكومية ، ومخاوف تغير المناخ ، والتطورات في تكنولوجيا البطاريات إلى زيادة في تطوير EV. أساسي لهذا التحول هو تطورمحركات السيارات EVوالتي تحول الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. لا تملي هذه المحركات مدى سرعة مركبة وسلاسة ، ولكن أيضًا إلى أي مدى يمكن أن تسافر بتهمة واحدة.

مع انتقال المزيد من شركات صناعة السيارات إلى منصات EV ، يصبح اختيار تقنية المحركات أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق التمايز في الأداء وكفاءة الطاقة. في حين أن أنواع مختلفة من المحركات موجودة ، فإن PMSM ومحركات الحث هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في EVs السائدة.

تطور تقنيات المحركات الكهربائية في EVS

يعود تاريخ تكنولوجيا المحركات الكهربائية في المركبات إلى أكثر من قرن ، ولكن فقط في العقدين الماضيين اكتسبت أهمية واسعة النطاق. استخدمت EVs الأقدم محركات DC البسيطة ، والتي كان من السهل التحكم فيها ولكنها غير فعالة وقصيرة الأجل. ثم جاء محرك التعريفي AC ، الذي شاعه Tesla بسبب متانته ونقص المغناطيس الدائم.

مع نمو الطلب على أداء أفضل ونطاق الأطول ، بدأت شركات صناعة السيارات في استكشاف بنيات المحركات المتقدمة. ظهر المحرك الكهربائي المتزامن الدائم (PMSM) كحل قوي ، يجمع بين الكفاءة العالية ، وكثافة عزم الدوران ، والضغط. هذه الخصائص تجعل PMSM مرشحًا بارزًا في سوق EV التنافسي اليوم.

ما هو المحرك الكهربائي المتزامن الدائم (PMSM)؟

محرك كهربائي متزامن دائم المغناطيس (PMSM) هو محرك AC يستخدم مغناطيسًا دائم مضمنًا في الدوار لتوليد مجال مغناطيسي ثابت. على عكس المحركات الأخرى التي تعتمد على الحقول المغناطيسية المستحثة ، فإن محركات PMSM "متزامنة" لأن الدوار يدور في متزامن مع تردد المجال المغناطيسي في الجزء الثابت.

تتضمن الميزات الرئيسية لـ PMSM:

• كثافة الطاقة العالية
• نسبة عزم الدوران ممتازة
• كفاءة عالية ، وخاصة في السرعات المنخفضة
• عملية سلسة وهادئة

تشغل المغناطيس-الغالب من مواد نادرة مثل النيوديميوم دورًا مهمًا في تعزيز قدرات تحويل الطاقة للمحرك. يتم استخدام PMSM في العديد من تطبيقات EV ، من السيارات المدمجة إلى السيارات الرياضية الكهربائية عالية الأداء.

ما هو محرك التعريفي؟

يعمل محرك تعريفي ، والمعروف أيضًا باسم محرك غير متزامن ، على مبدأ مختلف. لا يستخدم المغناطيس الدائم. بدلاً من ذلك ، يعتمد على الحث الكهرومغناطيسي من الجزء الثابت للحث على التيار في الدوار ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا ويسبب الدوران.

الخصائص الرئيسية للمحركات التعريفية:

• بناء متين وبسيط
• لا الاعتماد على مغناطيس الأرض النادرة
• انخفاض تكاليف التصنيع الأولية
• كفاءة أقل قليلاً ، وخاصة في السرعات المنخفضة

فضلت Tesla في البداية محركات التعريفي ، وذلك بفضل المتانة وتكلفة أقل. ومع ذلك ، مع تحول التركيز إلى تحسين النطاق والأداء ، بدأت PMSM في الحصول على صالح بسبب كفاءة الطاقة الفائقة.

مقارنة الأداء في محركات السيارات EV

كفاءة

PMSM عموما لديها كفاءة أعلى عبر مجموعة أوسع من ظروف التشغيل. يؤثر هذا بشكل مباشر على نطاق السيارة ، وهو مقياس رئيسي لأداء EV. في المقابل ، تميل المحركات التعريفية إلى استهلاك المزيد من الطاقة ، خاصة أثناء التسارع المتكرر والتباطاع.

عزم الدوران وكثافة الطاقة

يوفر PMSM عزم دوران أعلى بسرعات أقل ويوفر تسارعًا أسرع. هذا يجعلها مثالية لظروف القيادة الحضرية ونماذج EV الرياضية. تتطلب المحركات التعريفية المزيد من التيار لتحقيق مستويات عزم دوران مماثلة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة والحرارة.

إدارة الحرارة

يعمل PMSM أكثر برودة من المحركات التعريفية في معظم ظروف الحمل. نظرًا لأن المحركات الحثية تولد الحرارة بسبب التيارات الدوارة ، فإنها تحتاج إلى أنظمة تبريد قوية ، والتي يمكن أن تضيف الوزن والتعقيد.

الضوضاء والاهتزاز

تعد محركات PMSM أكثر هدوءًا وأكثر سلاسة ، مما يوفر تجربة قيادة أفضل ، وخاصة في شرائح EV الفاخرة.

السيطرة والاستجابة

تتيح الطبيعة المتزامنة لـ PMSM تحكمًا أكثر دقة ، وهي ضرورية لميزات مثل الكبح المتجدد وتجاوز عزم الدوران الديناميكي.

كيف يحسن PMSM نطاق EV

المدى القلق هو واحد من أهم الحواجز التي تحول دون اعتماد EV. على هذا النحو ، فإن زيادة نطاق القيادة هي أولوية قصوى لشركات صناعة السيارات. هذا هو المكان الذي يضيء فيه PMSM.

يعمل المحرك الكهربائي المتزامن الدائم المغناطيس في كفاءات أعلى ، ويحول المزيد من طاقة البطارية إلى حركة وأقل إلى حرارة مضيئة. هذا يترجم إلى:

• نطاق قيادة أطول لكل رسوم
• انخفاض استهلاك الطاقة لكل ميل
• انخفاض تحميل نظام التبريد ، والحفاظ على المزيد من طاقة البطارية

على سبيل المثال ، أظهرت الاختبارات أن EVs المجهزة بـ PMSM يمكن أن تحقق نطاقًا أكبر من 10 إلى 15 ٪ من نظرائهم الحثية في الحث باستخدام نفس حجم البطارية.

لماذا يفضل PMSM من خلال قيادة العلامات التجارية EV

العديد من أفضل الشركات المصنعة لـ EV اليوم - مثل BMW و Audi و Hyundai وحتى Tesla في نماذجها الأحدث - يدمجون محركات كهربائية متزامنة دائمة المغناطيس في مقراتها.

أسباب التفضيل:

• الكفاءة على نطاق واسع: تتيح PMSM شركات صناعة السيارات تحسين كفاءة السيارة بشكل عام دون زيادة حجم البطارية ، مما يساعد على تقليل تكاليف التصنيع ووزن السيارة.
• الاكتئاب: تعد محركات PMSM أصغر لنفس ناتج الطاقة ، مما يوفر المرونة في تصميم المركبات.
• Fremium Driving Feel: تتماشى توصيل عزم الدوران السلس والتشغيل الهادئ مع أهداف العديد من العلامات التجارية EV التي تستهدف قطاعات الفخامة أو الأداء.
• الامتثال التنظيمي: يساعد تحسين الكفاءة على تلبية لوائح CO₂ وكفاءة الطاقة العالمية.
• أنظمة المحركات المزدوجة: في الإعدادات المزدوجة الحركية (على سبيل المثال ، EVs ذات الدفع الرباعي) ، غالبًا ما يتم استخدام PMSM في وحدة القيادة الرئيسية للكفاءة ، بينما تخدم المحركات الحثية أدوارًا ثانوية لتقليل استخدام المواد النادرة.

تحديات PMSM في تطبيقات EV

على الرغم من مزاياها ، فإن محركات PMSM لا تخلو من العيوب:

اهتمامات التكلفة وسلسلة التوريد

تعتمد PMSM اعتمادًا كبيرًا على مغناطيس الأرض النادرة ، والتي يتم الحصول عليها في المقام الأول من عدد قليل من البلدان.

يمكن أن يؤثر تقلب أسعار مواد الأرض النادرة مثل النيوديميوم على التكلفة الإجمالية لإنتاج المحركات.

مخاطر إزالة المغناطيسية

في ظل الحرارة الشديدة أو الحمل الزائد ، قد تفقد المغناطيس جزئيًا خصائصها المغناطيسية ، مما يؤثر على الموثوقية على المدى الطويل.

أنظمة التحكم المعقدة

يتطلب PMSM وحدات تحكم محرك متطورة لضمان التزامن الأمثل وتجنب تموج عزم الدوران.

المخاوف البيئية

تعدين ومعالجة عناصر الأرض النادرة لها آثار بيئية كبيرة ، مما يدفع الشركات المصنعة إلى استكشاف المواد البديلة وطرق إعادة التدوير.

التوقعات المستقبلية لمحركات السيارات EV

مع استمرار تطور سوق EV ، من المحتمل أن يظل المحرك الكهربائي المتزامن الدائم للمغناطيس قوة مهيمنة ، وذلك بفضل كفاءته وأدائه الذي لا مثيل له. ومع ذلك ، تستمر البحث والابتكار في عدة اتجاهات:

الاتجاهات للمشاهدة:

• أنظمة المحركات الهجينة: الجمع بين PMSM وأنواع المحركات الأخرى للأداء الأمثل في ظل ظروف متنوعة.
• PMSM الخالية من الأرض النادرة: تطوير المحركات باستخدام الفريت أو مواد بديلة أخرى لتقليل التبعية النادرة.
• خوارزميات التحكم في المحرك المتقدمة: أنظمة التحكم التي تحركها الذكاء الاصطناعى والتي تعمل على زيادة كفاءة المحرك واستجابةها.
• حلول المحور الإلكتروني المتكامل: ستلعب PMSM دورًا رئيسيًا في حلول توليد القوة المتكاملة التي تجمع بين المحرك والعاكس وصندوق التروس في وحدة مضغوطة.

تستثمر الشركات الناشئة والمؤسسات المعنظات التقليدية على حد سواء في البحث والتطوير الكهربائي ، مما يضمن أن يظل مشهد محرك السيارات EV ديناميكيًا وتنافسيًا.

خاتمة

يتوقف التحول نحو النقل المستدام على قدرة محركات EV Car على تقديم أداء أفضل وكفاءة وموثوقية. لقد أثبت محرك الكهرباء المتزامن الدائم المغناطيس نفسه كتقنية متفوقة في هذه المجالات ، مما يوفر مزايا تتماشى عن كثب مع أهداف العلامات التجارية الرائدة في EV.

في حين أن تحديات مثل تكاليف المواد النادرة ومخاوف سلسلة التوريد ، تستمر صناعة السيارات في معالجة هذه الابتكار وإعادة التدوير والمصادر الاستراتيجية. إن توازن PMSM في القوة والكفاءة وقابلية القيادة يجعلها خيارًا مقنعًا - ليس فقط ل EVs اليوم ، ولكن لمستقبل التنقل.

مع احتضان المزيد من الشركات المصنعة PMSM ، يمكننا أن نتوقع أن تصبح السيارات الكهربائية أكثر كفاءة واستجابة وممتعة للقيادة-في عصر جديد من النقل المستدام والمستدام.