Chương 2 : HỆ THỐNG ẮC QUY TRÊN XE RENAULT ZOE
3.2 Động cơ điện trên xe Renault ZOE
3.2.2 Cấu tạo của đông cơ
Động cơ gồm 2 phần chính là phần quay và phần đứng yên. Ắc quy cao áp trong xe điện cung cấp dòng điện cho một bộ phận được gọi là “Stator”, qua đó từ trường quay được tạo ra. Từ trường này dẫn động một nam châm điện nằm trên một trục gọi là “Rotor” sau đó sẽ tự quay làm cho các bánh dẫn động quay.
Hình 3.4: Cấu tạo của động cơ điện Renault ZOE
Bảng 3.4: Tên các bộ phận của động cơ Renault ZOE
1 Rotor position sensor target lock ring 5 Electric traction motor assembly
2 Deflector 6 Electric Traction motor brushes
3 Rotor position sensor target 7 Acces flap to electric traction motor brushes
4 Rotor position sensor 8 Seal between electric traction motor and electric vehicle charger and converter
57
Hình 3.5: Mơ hình cắt cấu tạo của động cơ
3.2.3.1 Stator
Stator là phần đứng yên trong động cơ, được cấp điện 3 pha bao gồm hai bộ phận chính:
Yoke - Đây là khung cố định hình trụ bên ngồi và được làm bằng thép đúc hoặc
gang. Nó là phần bên ngồi bảo vệ phần bên trong của động cơ.
Lõi stato - Làm bằng thép silic. Lõi được dát mỏng để giảm tổn thất dịng xốy và
suy hao do trễ. Stator có các rãnh dọc trục bên trong, trong đó đặt cuộn dây Stator ba pha. Stator được quấn với cuộn dây ba pha với số cực cụ thể bằng số cực của Rotor. Nói chung dây đồng thường được sử dụng cho cuộn dây quấn Stator, dây quấn được nối hình sao. Cuộn dây của mỗi pha phân bố trên một số cực.
Ngoài ra cuộn dây Stator là nơi có nhiều cải tiến nhất về quy trình. Các hoạt động quấn, buộc và ngâm tấm được yêu cầu các nghiên cứu kỹ thuật từ trước và hàng loạt các quy trình phát triển phức tạp. Hàng trăm mét dây đồng được sử dụng trên mỗi cuộn Stator.
58
Hình 3.6: Stator của động cơ
3.2.3.2 Rotor
Động cơ đồng bộ Rotor nam châm điện hay động cơ kích từ bằng điện có 2 loại là: - Loại Rotor cực nổi (Salient – Pole)
- Loại Rotor hình trụ (NonSalient – Pole).
Trong chương này chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu kỹ về đặc điểm của động cơ Rotor loại cực nổi cũng chính là động cơ trang bị trên Renault ZOE và việc kích điện cho Rotor của loại động cơ này.
59 Sự khác biệt giữa cực nổi và cực hình trụ:
Đầu tiên, như đã nói trước đây, động cơ loại Rotor hình trụ có xu hướng quay nhanh, nhưng động cơ dể bị hỏng do ứng suất cơ học cao.
Thứ hai là cực nổi ổn định hơn cực hình trụ. Độ mặn của Rotor cực nổi giúp tăng cường sự ổn định. Ngồi ra kích thước và tốc độ thấp hơn của Rotor cực nổi nên chúng ổn định hơn do quán tính cố hữu lớn.
Sự khác biệt thứ ba giữa cực nổi và cực hình trụ là thiết kế cực hình trụ bền hơn nhiều và có tổn thất cuộn dây thấp hơn nhiều so với đơn vị cực nổi. Tiếp theo, đường kính của nó nhỏ hơn nhưng chiều dài trục dài hơn. Ngoài ra, cả cuộn dây và tiếng ồn đều ít hơn so với Rotor cực nổi. Trong Rotor cực hình trụ, khơng cần cuộn dây điều tiết. Thơng lượng có dạng hình sin và do đó làm cho dạng sóng tốt hơn. Rotor cực hình trụ được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân, khí đốt và nhiệt điện.
Sự khác biệt cuối cùng giữa cực nổi và cực hình trụ là Rotor của cực hình trụ có thể chạy ở tốc độ quay cao hơn, với điều kiện là Rotor dễ dàng cân bằng và lực ly tâm có thể được phân bố đều.
Ngồi cuộn dây từ trường, Rotor cực nổi thường chứa một cuộn dây amortisseur, hoặc cuộn dây điều tiết, giống như các thanh lồng sóc ngắn mạch trong động cơ cảm ứng. Động cơ đắt hơn nhưng hiệu quả có phần cao hơn.
Rotor là phần quay của động cơ, quay chính xác cùng tốc độ với từ trường Stator. Nó cũng có dạng hình trụ và có số cực nổi bằng với số cực của Stator và nó là trục của động cơ mà từ đó tải đầu ra được kết nối. Nó quay trong khung Stato được ngăn cách bởi một khe hở khơng khí. Rotor của động cơ đồng bộ được kích từ nguồn một chiều. Trên roto cịn đặt cổ góp và chổi than.
60
Hình 3.8: Mơ hình Rotor(bên trái) - Rotor thực tế trên Renault ZOE 2020 (bên phải)
Hình 3.9:Mơ hình kích từ cho Rotor của động cơ - dạng 2 cực
3.2.3.3 Đặc tính moment góc tải 2 .11 sinsin 2 2 sp ss e sdqd U U p mU Mvv XXX 3.1
Moment Me v bao gồm moment quay đồng bộ (tỷ lệ với sinV) do Rotor được kích từ bằng điện với góc kéo ra là góc 90° và moment cản xuất hiện thêm (tỷ lệ với sin2V) với một lực kéo ra góc là góc 45°. Theo đó, giá trị của góc kéo ra ở trạng thái ổn định của động cơ cực nổi nằm trong khoảng từ 45° đến 90°. Moment từ trở xuất hiện thêm làm tăng moment tổng thể của động cơ điện cực nổi khi so sánh với động cơ điện
61 Rotor dạng hình trụ. Do đó, độ cứng (hằng số lị xo) là độ tăng của đặc tính moment theo hàm của góc tải, lớn hơn ở động cơ điện Rotor dạng hình trụ.
Hình 3.10: Đặc tính moment góc tải của động cơ điện đồng bộ loại cực nổi
Góc tải khơng là gì khác ngồi góc giữa trục Stator và trục cực Rotor của động cơ. Đối với động cơ lý tưởng, góc tải bằng 0 vì các cực của Rotor thẳng hàng với các cực của Stator, nhưng trong thực tế điều này là khơng thể. Động cơ có cả tổn hao cơ và tổn thất điện, do đó góc tải ln có trong động cơ dù có thể khơng lớn.
Ý nghĩa của góc tải:
- Moment sinh ra trong động cơ đồng bộ kích từ bằng điện hồn tồn phụ thuộc vào góc tải (sin δ). Nó được đo bằng mức độ điện.
- Góc tải tăng cho thấy sự giảm từ hoá giữa các cực của Rotor và các cực của Stator. - Khi δ=90o. Động cơ đạt đến moment xoắn đầy tải. Nếu tăng tải hơn nữa, động cơ
62 max. 2 ff UI max fN UU