Elektrický motor auta: práca, typy a detaily

Elektrický motor auta: práca, typy a detaily

Jednoznačným trendom dnešnej doby je elektrifikácia vozidiel. Zo všetkých strán počúvame o hybridných pohonoch, elektromobilite, znižovaní emisií a ekologizácii dopravy. Málokto však vie, ako presne funguje elektrický motor v moderných autách. Poďme sa na túto problematiku pozrieť bližšie. V tomto článku sa dozvieš, čo je to elektrický motor auta, ako tento motor funguje, a aké poznáme jeho typy.

Všeobecná charakteristika elektromotora

Elektrický motor, alebo elektromotor, je elektrické zariadenie, ktorého hlavnou úlohou je premena elektrickej energie na mechanickú energiu. V prípade motorových vozidiel ide predovšetkým o premenu elektrickej energie z batérií na mechanickú energiu kolies. Batérie v tomto prípade slúžia ako zdroj energie a kolesá ako poháňaný prvok.

Medzi základné typy elektromotorov patria motory na jednosmerný prúd, trojfázové motory (tie sa v rámci moderných elektroáut používajú najčastejšie), a potom sú to synchrónne a asynchrónne motory.

V spaľovacích motoroch sa na získanie energie využíva princíp spaľovania paliva a premeny tepelnej energie a tlaku na rotačný pohyb. Naopak, v elektromotoroch sa využíva energia z magnetického poľa. V spaľovacích motoroch sa na prenos energie používajú valce, piesty, ventily a kľukový hriadeľ. V elektromotore sú všetky tieto komponenty nahradené statorom a rotorom. Výhodou takmer každého elektromotora je, že dokáže absorbovať a následne opätovne využívať získanú energiu z brzdenia. Vďaka tomu sa môžu spätne nabíjať batérie elektromobilu.

Prevádzkové vlastnosti elektromotorov a porovnanie so spaľovacími motormi

Pri elektromotoroch je zaujímavé, že svoj maximálny výkon dosahujú od samotného začiatku. Ak by sme to mali opäť porovnať so spaľovacími motormi, u nich sa zohľadňujú otáčky motora, výkon a krútiaci moment, pričom každý motor má iné rozmedzie, v ktorom sú tieto hodnoty najvyššie a najúčinnejšie. Čo sa týka elektromotora, môžeme povedať, že čím vyššie otáčky motora má, tým je práveže jeho výkon nižší. Najväčšiu silu má elektromotor pri rozbiehaní a nízkej rýchlosti, a aj to je jeden z dôvodov, prečo sa využíva najmä v mestách.

Výraznou črtou elektromotorov je samozrejme ich tichá prevádzka. Je to cítiť najmä počas jazdy v meste. Určite sa ti už stalo, že si videl elektrické auto, nepočul si hučanie motora, ale len valenie pneumatík. Ruka v ruke s touto vlastnosťou ide aj ekologickosť týchto motorov. Ich emisie sú nulové, čo prispieva k ochrane životného prostredia pred výfukovými plynmi a hromadením oxidu uhličitého.

Niektoré elektromotory k svojej správnej prevádzke dokonca nepotrebujú ani klasickú prevodovku, ktorá sa používa v autách so spaľovacími motormi. V prípade elektrického auta sa používa tzv. reduktor, ktorý vozidlu stačí na rozbeh i rýchlu jazdu.

Čo sa týka životnosti, údržby a servisu elektrických motorov, veľkou výhodou je, že tento typ motora obsahuje iba jednu pohyblivú súčiastku – rotor. Servis elektromotorov je teda omnoho jednoduchší oproti servisu a údržbe motorov s vnútorným spaľovaním. V elektromotore sa teda v žiadnom prípade nestretneš s potrebou výmeny motorového oleja, vzduchového filtra, atď. Na druhú stranu je však možné povedať, že elektromotory sú náročnejšie na kvalitné ložiská.

Čo sa týka pohonu, nezáleží na tom, či je elektromotor uložený vpredu alebo vzadu. Pre elektrické auto je výhodnejšie, ak je pohon sústredený na zadnú nápravu pre lepšiu trakciu a priľnavosť kolies. Mnoho vozidiel však využíva možnosť inštalovania dodatočného elektromotora pre pohon prednej nápravy, čím sa zabezpečí plne elektrický pohon.

Charakteristika jednotlivých typov elektromotorov

Ako sme si uviedli vyššie, rovnako, ako existujú rôzne typy spaľovacích motorov, tak existujú aj rôzne typy elektromotorov. Základný princíp ich funkčnosti je pomerne rovnaký, no líšia sa v určitých charakteristikách a vlastnostiach, ktoré si popíšeme nižšie:

Motor na jednosmerný prúd funguje na princípe priťahovania severného a južného pólu statora. Vzniká tak rotačný pohyb rotora so striedavým priťahovaním a odpudzovaním. V tomto type elektromotora sa kefy opotrebovávajú o niečo rýchlejšie a účinnosť práce tohto motora je nižšia než v ostatných typoch.

Najčastejšie sa v moderných vozidlách používa trojfázový motor, ktorý má v rozmedzí 120 stupňov od seba usporiadané tri elektromagnetické cievky. Pri práci týchto cievok sa vytvára rotujúce magnetické pole, pričom ak sa doň vloží rotor, začne sa otáčať.

V asynchrónnom elektromotore pracuje rotor s miernym oneskorením, kdežto v synchrónnom motore rotor pracuje synchrónne s určenou frekvenciou a v súlade s magnetickým poľom v statore.

Premena elektrickej energie a jej prenos na nápravu

Inžinieri sa pri tvorbe dizajnu nových elektrických áut musia vždy popasovať s tým, ako čo najúčinnejšie prepojiť elektromotor s hnacou nápravou. Čím viac prvkov a čím väčšia vzdialenosť je medzi nápravou a motorom, tým hrozí vyššie riziko straty energie a zvýšenia elektrického i mechanického odporu. Z toho dôvodu sa elektromotory inštalujú čo najbližšie k nápravám.

Medzi najnovšie trendy patrí inštalácia tzv. E-nápravy. Ide o komplexnú jednotku elektromotora, jednoduchej prevodovky a príslušnej elektroniky, ktoré poháňajú danú nápravu. Redukuje sa tak zložitosť celého systému a zjednodušuje sa prenos energie. Druhým spôsobom prepojenia elektromotora s nápravou je inštalovanie elektromotora priamo na náboj kolesa. Tento spôsob sa dnes iba vyvíja a zatiaľ nie je vyrábaný sériovo. Jeho myšlienka je však pomerne jednoduchá a logická. Hoci sa inžinieri musia popasovať s problémom príliš veľkej hmotnosti na každom kolese, ideou tohto riešenia je eliminovanie potreby centrálnej motorovej jednotky – naopak, malý elektromotor je v tomto prípade inštalovaný priamo na ráfiku každého kolesa.

Budúcnosť vozidiel s elektrickými motormi

Ako dnes môžeme vidieť, stále viac automobiliek sa prikláňa k výrobe elektrických vozidiel. Ich výhody sú nesporné – nízka až žiadna hlučnosť, nulové emisie, ekologická a úsporná jazda, využívanie najmodernejších technológií a maximálny komfort počas jazdy, a je ich omnoho viac. Elektrické motory sú však stále pomerne mladé a musia sa vyvíjať, najmä s ohľadom na kapacitu a výkon batérií, vybudovanie potrebnej infraštruktúry pre elektrické vozidlá, a zaistenie, že ekologická bude nielen prevádzka elektromobilov, ale aj proces ich výroby a najmä proces ťaženia a získavania surovín na výrobu batérií. Práve tieto problémy budú patriť medzi najväčšie výzvy blízkej budúcnosti.

Elektrické motory dokážu efektívnejšie využívať energiu v porovnaní so spaľovacími motormi. Či už máš hybrid alebo plne elektrické auto, určite si sám vieš porovnať výhody a nevýhody elektrického motora. Každopádne však môžeme povedať, že elektrické motory sa budú aj naďalej zdokonaľovať a možno sa o niekoľko rokov dočkáme revolučných motorov novej generácie, po ktorých si na staré spaľováky už nikto nespomenie… Ak však dovtedy nevstúpi do hry vodík.