電気自動車に使用されるモーターの種類

電気自動車はこの世界にとって新しいものではありませんが、技術の進歩と汚染防止への関心の高まりにより、将来のモビリティのタグが付けられています。内燃エンジンに取って代わる電気自動車バッテリーを除いて、EVのコア要素は電気モーターです。パワーエレクトロニクスと制御技術の分野における急速な発展により、電気自動車で使用されるさまざまなタイプの電気モーターのためのスペースが生まれました。自動車用途に使用される電気モーターは、高い始動トルク、高い電力密度、優れた効率などの特性を備えている必要があります。

電気自動車に使用されるさまざまな種類の電気モーター

DCシリーズモーター
ブラシレスDCモーター
永久磁石同期モーター（PMSM）
三相AC誘導モーター
スイッチドリラクタンスモーター（SRM）

1.DCシリーズモーター

DCシリーズモーターの高い始動トルク能力により、トラクションアプリケーションに適したオプションになります。これは、1900年代初頭に牽引用途で最も広く使用されていたモーターでした。このモーターの利点は、速度制御が容易であり、負荷の急激な増加にも耐えることができることです。これらすべての特性により、理想的なトラクションモーターになっています。DCシリーズモーターの主な欠点は、ブラシと整流子によるメンテナンスが高いことです。これらのモーターはインドの鉄道で使用されています。このモーターは、DCブラシ付きモーターのカテゴリに分類されます。

2.ブラシレスDCモーター

これは、永久磁石を備えたDCモーターに似ています。整流子とブラシの配置がないため、ブラシレスと呼ばれます。このBLDCモーターはメンテナンスフリーであるため、転流はこのモーターで電子的に行われます。BLDCモーターは、高い始動トルク、約95〜98％の高効率などのトラクション特性を備えています。BLDCモーターは、高出力密度設計アプローチに適しています。BLDCモーターは、その牽引特性により、電気自動車の用途に最も適したモーターです。BLDCモーターについては、通常のブラシ付きモーターと比較することで詳しく知ることができます。

BLDCモーターにはさらに2つのタイプがあります。

私。アウトランナータイプBLDCモーター：

このタイプでは、モーターのローターは外側にあり、ステーターは内側にあります。ホイールが外部ローターに直接接続されているため、ハブモーターとも呼ばれます。このタイプのモーターは、外部ギアシステムを必要としません。いくつかのケースでは、モーター自体に遊星歯車が組み込まれています。このモーターは、ギアシステムを必要としないため、車両全体のかさばりを軽減します。また、モーターの取り付けに必要なスペースも不要です。モーターの寸法には制限があり、ランナー内構成での出力が制限されます。このモーターは、Hullikal、Tronx、Spero、光速自転車などの電動自転車メーカーに広く好まれています。22モーター、NDSエコモーターなどの二輪車メーカーにも使用されています。

ii。インランナータイプBLDCモーター：

このタイプでは、モーターのローターは内部にあり、ステーターは従来のモーターのように外部にあります。これらのモーターは、動力を車輪に伝達するために外部伝達システムを必要とします。このため、アウトランナー構成は、インランナー構成と比較して少しかさばりません。Goenka Electric Motors、Speego Vehicles、Kinetic Green、VoltaAutomotiveなどの多くの三輪車メーカーはBLDCモーターを使用しています。中低性能のスクーターメーカーも推進にBLDCモーターを使用しています。

これらの理由により、電気自動車用途に広く好まれるモーターです。主な欠点は、永久磁石による高コストです。モーターに特定の制限を超えて過負荷をかけると、熱条件のために永久磁石の寿命が短くなります。

3.永久磁石同期モーター（PMSM）

このモーターは、ローターに永久磁石を備えたBLDCモーターにも似ています。 BLDCモーターと同様に、これらのモーターにも高出力密度や高効率などのトラクション特性があります。違いは、PMSMには正弦波の逆起電力がありますが、BLDCには台形の逆起電力があります。永久磁石同期モーターは、より高い電力定格に使用できます。 PMSMは、自動車、バスなどの高性能アプリケーションに最適です。コストが高いにもかかわらず、PMSMは、誘導電動機よりも効率が高いため、誘導電動機に厳しい競争を提供しています。 PMSMはBLDCモーターよりもコストがかかります。ほとんどの自動車メーカーは、ハイブリッド車や電気自動車にPMSMモーターを使用しています。たとえば、トヨタプリウス、シボレーボルトEV、フォードフォーカスエレクトリック、ゼロモーターサイクルS / SR、日産リーフ、ヒンダアコード、BMW i3などは、推進にPMSMモーターを使用しています。

4.三相AC誘導モーター

誘導モータは、DCシリーズモーターのような高始動トルク持たない固定電圧と固定周波数動作の下を。ただし、この特性は、FOCやv / fメソッドなどのさまざまな制御手法を使用して変更できます。これらの制御方法を使用することにより、モーターの始動時に最大トルクが利用可能になり、トラクションアプリケーションに適しています。かご形誘導電動機は、メンテナンスが少ないため長寿命です。誘導電動機は、92〜95％の効率まで設計できます。誘導電動機の欠点は、複雑なインバータ回路が必要であり、電動機の制御が難しいことです。

永久磁石モーターでは、磁石が磁束密度Bに寄与します。したがって、誘導モーターのBの値の調整は、永久磁石モーターに比べて簡単です。誘導電動機では、トルク要件に基づいて電圧と周波数（V / f）を変化させることにより、Bの値を調整できるためです。これは損失を減らすのに役立ち、効率が向上します。

テスラモデルSは、対応するものと比較して誘導モーターの高性能能力を証明するための最良の例です。テスラは、誘導モーターを選択することで、永久磁石への依存を排除したいと考えていたかもしれません。マヒンドラレバe2oでさえ、その推進力に三相誘導モーターを使用しています。TATAモーターのような主要な自動車メーカーは、自動車やバスに誘導モーターを使用することを計画しています。二輪車メーカーのTVSモーターは、誘導モーターを推進力とする電動スクーターを発売する。誘導電動機は、コストが安いため、性能重視の電気自動車に適しています。もう1つの利点は、過酷な環境条件に耐えることができることです。これらの利点により、インドの鉄道はDCモーターをAC誘導モーターに置き換え始めました。

5.スイッチドリラクタンスモーター（SRM）

スイッチドリラクタンスモーターは、二重の顕著性を備えた可変リラクタンスモーターのカテゴリです。スイッチドリラクタンスモーターは、構造がシンプルで堅牢です。 SRMのローターは、巻線や永久磁石のない積層鋼です。これにより、ローターの慣性が小さくなり、高加速に役立ちます。 SRMの堅牢な性質により、高速アプリケーションに適しています。 SRMは、電気自動車に必要ないくつかの特性である高電力密度も提供します。発生する熱は主に固定子に限定されるため、モーターの冷却が容易になります。SRMの 最大の欠点は、制御の複雑さとスイッチング回路の増加です。。また、いくつかのノイズの問題があります。SRMが商用市場に参入すると、将来的にはPMSMおよび誘導モーターに取って代わることができます。

EVに適したモーターを選択するための洞察

適切な電気自動車モーターを選択するため、最初に、車両が満たさなければならない性能の要件、動作条件、およびそれに関連するコストをリストアップする必要があります。たとえば、低コストでパフォーマンスが低く（ほとんどの場合3 kW未満）必要なゴーカート車両や二輪車のアプリケーションでは、BLDCハブモーターを使用することをお勧めします。三輪車と二輪車の場合、外部ギアシステムの有無にかかわらずBLDCモーターを選択することもお勧めします。高性能二輪車、車、バス、トラックなどの高出力アプリケーションの場合、理想的なモーターの選択肢はPMSMまたは誘導モーターです。同期リラクタンスモーターとスイッチドリラクタンスモーターがPMSMまたは誘導モーターとして費用効果が高くなると、電気自動車用途向けのモータータイプの選択肢が増えます。