Da Elektromotoren in unserem täglichen Leben allgegenwärtiger werden und in fast allen Bereichen, die wir verwenden, von Automobilen über Küchengeräte bis zu IOT-Geräten und intelligenten Geräten verwendet werden, ist es wichtiger denn je, die Maschineneigenschaften, moderne Steuerungstechniken und die damit verbundenen Interaktionen zu verstehen elektronische Antriebe, die diese Objekte antreiben. Computerbasierte Tools zum Schätzen von Maschinenparametern und der Leistung können das Verständnis eines Konstrukteurs erheblich beschleunigen, wann unterschiedliche Annahmen für die Steuerung und das Maschinendesign zutreffen, und wie vernünftig diese Annahmen versagen, wenn die Leistungsgrenzen erreicht werden.

Dieser Kurs konzentriert sich auf die Analyse und Konstruktion von Elektromotoren, Generatoren und Antriebssystemen, wobei der Entwurf von Maschinen für elektrische Antriebe, einschließlich Fahrantriebe, Antriebsmotoren für die automatisierte Fertigung (Roboter), Materialhandhabung und Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge, besonders wichtig ist , Flugzeuge und Schiffsantriebe. Die Teilnehmer werden durch computerbasierte Laborübungen mit MATLAB und eine Hardware-Aufbaustunde in unseren Unterrichtslaboren praxisnah informiert.

Die Übungen umfassen die Untersuchung der Maschinenleistung, die von Konstruktionsmaßnahmen beeinflusst wird, z. B. Auswahl der Pol- und Schlitzanzahl, Wickeldetails wie Verteilung von Windungen, Induktionsmaschinen-Schlitzprofilen, Optimierung von Magneten und andere Konstruktionsmaßnahmen. Wir werden computerbasierte Simulationswerkzeuge verwenden, um Steuerungsstrategien für die verschiedenen Maschinentypen und Optimierungsverfahren für Adressen zu diskutieren, einschließlich der Anpassung des Motordesigns an die Leistungsanforderungen. Während des gesamten Kurses werden Leistungsaspekte, Kompromisse und Entwurfsansätze vorgestellt und der Zugang zu Computereinrichtungen ermöglicht. Außerdem werden Analyseroutinen für die Praxis in der Maschinenanalyse und beim Design bereitgestellt.

Elektrofahrzeuge verwenden elektrische Maschinen für Antrieb und Energiegewinnung. Eine elektrische Maschine kann aus zwei Arten bestehen: Motor und Generator. Ein Elektromotor wandelt elektrische Energie in mechanische Energie um, während eine Stromgenerator wandelt mechanische (kinetische) energie in elektrische energie um.

Diese umfasst ua: Aufbau und Funktion von Elektromotoren, Motortypen, Wechselstrommotor-Grundprinzip, Synchronmotoren, Gleichstrommotoren, elektronisch kommutierter Motor, geschalteter Reluktanzmotor, Motoreffizienz, Steuersystem, Leistungsregelung, Sensoren, Batterie

Empfohlen für: Techniker, Studenten, technische Ausbilder und Gutachter

Gegenüber einem Verbrennungsmotor hat ein Elektromotor mehrere Vorteile. Einige davon sind in der folgenden Tabelle beschrieben.

CharakteristischVerbrennungsmotor
(EIS)
Elektrische Maschine
(EM)
Anzahl der beweglichen TeileSehr hoheNiedrig
ZuverlässigkeitModeratHoch
Effizienz [%]Niedrig
(weniger als 45)
Hoch
(mehr als 90)
bidirektionaleNein
(kann nicht drehen und Drehmoment in umgekehrter Richtung erzeugen)
Ja
(kann drehen und auch in umgekehrter Richtung Drehmoment erzeugen)
EnergierückgewinnungNeinJa
Leistungsdichte [kW / kg]Niedrig
(zB ca. 0.7 Chevrolet V8 Turbo Diesel)
Hoch
(zB ca. 1.4 Toyota Prius BLDC *)
Drehmomentabgabe im StillstandNeinJa
Lärm, VibrationenModeratNiedrig
AbgasschadstoffeHoch
(CO, HC, NOx, PM)
Keiner

* Bürstenloser Gleichstrommotor

Beim Entwurf eines Elektrofahrzeugs oder bei einer Umrüstung (Verbrennungsmotor in elektrische Maschine) gibt es zwei Optionen für den Antriebsstrang:

  • Konstruieren und bauen Sie die elektrische Maschine
  • bereits vorhandene elektrische Maschinen integrieren

Die erste Option ist nur für die Massenproduktion von Elektrofahrzeugen sinnvoll. Die Konstruktion und Herstellung einer elektrischen Maschine erfordert viel Geld, Wissen und Zeit. Für OEMs von Elektrofahrzeugen (z. B. Tesla, Renault-Nissan usw.) ist es sinnvoll, die elektrischen Maschinen zu entwerfen und herzustellen, da die Gesamtkosten niedriger sind und sie die technischen Spezifikationen kontrollieren.

LEHRPLAN:

  1. V –I-Eigenschaften von BLDC-, PMSM-, PMDC- und Induktionsmotoren.
  2. Konstruktionsberechnungen von BLDC
  3. Grundlagen des BLDC
  4. Erklärung der Teile von BLDC
  5. Materialien zur Herstellung von BLDC-Motorteilen
  6. Technologie des BLDC-Motors
  7. Unterschied zwischen BLDC und anderen Motoren
  8. Verallgemeinerte schrittweise Vorgehensweise beim Entwurf von BLDC
  9. Drehmomentgeschwindigkeitseigenschaften von BLDC
  10. Vergleich der Drehmoment-Drehzahlkennlinie des BLDC-Motors mit anderen Motoren
  11. Berechnung der Drahtgröße, des Widerstands und der Induktivität / Phase von BLDC
  12. Vor- und Nachteile und Anwendungen von BLDC-Motoren
  13. Rastmoment des BLDC
  14. Drehzahl-Drehmomentcharakteristik von PMSM und Induktionsmotor
  15. Vorteile, Nachteile und Anwendungen von PMSM und Induktionsmotor

Während des ersten Jahrzehnts des 1900s, 38 Prozent Von allen Autos in den Vereinigten Staaten lief Strom, ein Anteil, der praktisch auf null zurückging, als der Verbrennungsmotor in den 1920s zur Dominanz anstieg. Das heutige Bestreben, Energie zu sparen und die Umweltverschmutzung zu reduzieren, hat dem Elektroauto neues Leben gegeben, aber die hohen Kosten und die begrenzte Reichweite sorgen für niedrige Verkaufszahlen.

Die meisten Versuche, diese Probleme zu lösen, beinhalten die Batterien verbessern. Natürlich müssen bessere elektrische Speichersysteme - ob Batterien oder Brennstoffzellen - weiterhin Teil einer Strategie zur Verbesserung von Elektrofahrzeugen sein, aber auch bei einer anderen grundlegenden Fahrzeugkomponente gibt es viel Raum für Verbesserungen: den Motor. Seit vier Jahren arbeiten wir an einem neuen Konzept für einen elektrischen Fahrmotor, wie er in Elektroautos und Lastwagen verwendet wird. Unser neuestes Design verbessert die Effizienz im Vergleich zu herkömmlichen Designs erheblich - genug, um Elektrofahrzeuge praktischer und erschwinglicher zu machen.

FORSCHUNGSREFERENZEN:
[1] https://cdn.borgwarner.com/technologies/elektromotoren/hvh-series-electric-motor
[2] J. Larminie, J. Lowry, erläuterte Elektrofahrzeugtechnologie, John Wiley & Sons, 2003

  1. EV-Design - Elektromotorenx-ingenieur
  2. Die Geheimnisse der Elektroautos und ihrer Motoren: Es geht nicht nur um die Batterie, Leute
  3. Design und Fertigung von selbstladenden Elektrofahrzeugen
  4. Was die Batterien angeht: Der Schlüssel zu einem besseren Elektroauto ist ein leichter Motor

Kurs Curriculum

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      Outstanding! 5

      Ich habe jeden Tag mindestens 2 Stunden an dem Kurs gearbeitet, und diese Kurswoche hat mich einen Monat in Anspruch genommen. Die Problemsätze sind so gestaltet, dass man sie lesen und weiter erforschen muss, um sie zu erreichen.
      Prateek Jain
    • BAJA SAE Virtuals Vorbereitungskurs

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