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Quando si inizia a progettare o costruire veicoli a nuova energia, ci si ritrova rapidamente a dover analizzare le schede tecniche dei motori. Potenza, coppia, gradienti, cicli di lavoro: tutti questi parametri influenzano il comportamento di un veicolo e la quantità di lavoro che può svolgere con una carica. Dietro questi numeri, la scelta della tecnologia del motore di trazione ha un impatto discreto ma molto diretto. Sempre più progetti utilizzano ora un motore PMSM per veicoli elettrici al posto di un tradizionale motore a induzione o a corrente continua.
Questo cambiamento non è solo un termine di moda su una pagina. I motori a magneti permanenti offrono un migliore utilizzo della potenza, una trazione più potente alle basse velocità e un pacco batterie più piccolo. Confrontando questi parametri con i veri tipi di veicoli, dalle lente auto di quartiere ai camion puliti e ai trasporti per lavoro, i vantaggi diventano molto più evidenti.
A livello basilare, un motore sincrono a magneti permanenti Utilizza magneti nel rotore anziché negli avvolgimenti. Non vi è alcuna perdita di rame nel rotore, quindi meno energia si trasforma in calore. Per un veicolo elettrico, questa semplice modifica strutturale ha diversi effetti che si percepiscono sulla strada o nell'uso quotidiano.
La maggior parte dei veicoli a energia rinnovabile non rimane ferma a un carico fisso per tutto il giorno. Percorrono percorsi urbani a singhiozzo, lavorano a carico parziale o alternano carichi leggeri e pesanti. Un motore PMSM per veicoli elettrici mantiene una maggiore efficienza in questo intervallo variabile perché non spreca energia eccitando il rotore. Minori perdite nel rotore si traducono in un minore assorbimento di corrente a parità di carico, il che si traduce in una maggiore autonomia con lo stesso pacco batteria o in un maggiore comfort quando si dimensiona la batteria in modo conservativo.
La guida urbana e i veicoli da lavoro trascorrono molto tempo a bassa velocità. Partire da uno stop, salire su una rampa in un parcheggio, avviare un camion della nettezza urbana carico dopo ogni bidone, tutto questo avviene a bassa velocità e con coppia elevata. Il campo magnetico in un PMSM è sempre "pronto", quindi il motore può erogare una coppia elevata a bassissimi regimi. Questo garantisce partenze più sicure, salite più fluide e meno momenti di nervosismo quando il veicolo è pieno e la strada non è pianeggiante.
Poiché il rotore non ha barre o avvolgimenti in rame, un PMSM può spesso raggiungere la stessa potenza in un telaio più piccolo. Volume e massa ridotti facilitano l'assemblaggio. È più facile posizionare il motore vicino all'asse, integrarlo in un'unità di azionamento compatta o condividere i circuiti di raffreddamento con altri componenti. Minori perdite del rotore comportano anche un minore aumento della temperatura, il che è utile per un servizio continuo prolungato e per veicoli che operano in climi caldi o con carrozzerie strette con flusso d'aria limitato.
Quando si sceglie un motore di trazione, raramente si parte da zero. Si conoscono la classe del veicolo, la velocità di riferimento e il carico tipico. Da lì, i livelli di potenza forniscono un primo filtro.
Questa fascia è adatta a veicoli comunitari a bassa velocità, navette per resort, auto universitarie e applicazioni simili. Le velocità sono modeste, solitamente comprese tra 20 e 35 km/h, e il carico utile non è eccessivo. Un PMSM da 3-5 kW fornisce potenza sufficiente per una guida stabile, mentre la buona coppia a bassa velocità aiuta a superare piccole salite e a occupare tutti i posti. A questo livello, i vantaggi si traducono in un funzionamento più silenzioso, a parità di dimensioni della batteria, e in un'autonomia leggermente maggiore.
I veicoli elettrici commerciali leggeri, i furgoni di piccole dimensioni e i veicoli per la logistica interna necessitano di maggiore potenza. Trasportano pallet, utensili o pacchi. Devono affrontare fermate frequenti, curve strette e rampe di carico. In questo intervallo, un motore PMSM offre un chiaro vantaggio. A parità di potenza nominale, si ottiene una coppia maggiore alle basse e medie velocità, quindi il veicolo accelera meglio sotto carico e affronta più facilmente le pendenze. L'efficienza a carico parziale è di grande aiuto quando il percorso è misto e il veicolo non è sempre pieno.
I camion della nettezza urbana, le spazzatrici e altri veicoli commerciali raramente vanno veloci, ma lavorano sodo. Trasportano cassoni pesanti, sistemi idraulici e carichi di rifiuti o acqua. Le partenze sono frequenti e spesso su lievi pendenze. Nella fascia di potenza 20-40 kW, un Motore PMSM per veicoli elettrici Può fornire un'elevata coppia nominale con una coppia di picco ancora più elevata disponibile per brevi periodi. Questa combinazione è ideale per lavori pesanti a bassa velocità. Spesso è possibile mantenere il motore compatto, pur ottenendo una trazione sufficiente per percorsi trafficati e turni mattutini, quando nessuno vuole un camion in difficoltà che blocca una strada stretta.
La potenza fornisce una misura approssimativa. La coppia fornisce informazioni sulle sensazioni che trasmetterà il veicolo. Due motori con gli stessi kilowatt possono comportarsi in modo molto diverso una volta inseriti in un telaio.
La coppia nominale è la coppia che il motore può erogare per lunghi periodi senza surriscaldarsi. Supporta la capacità di salita costante e la guida su pendenze leggere. La coppia massima è disponibile per un breve periodo, di solito pochi secondi, e copre situazioni come la partenza in salita o la partenza da fermo a pieno carico. In un progetto di veicolo elettrico, entrambi i valori sono importanti. Se si considera solo la potenza, si potrebbe scegliere un motore che sembra buono sulla carta, ma che sembra debole o si surriscalda troppo una volta uscito dal laboratorio.
Spesso è possibile avvicinarsi al giusto intervallo di coppia ponendosi alcune semplici domande. Quanto sono ripide le rampe peggiori e con quale frequenza il veicolo le percorre? Quante partenze all'ora ha un cambio marcia tipico? Il veicolo trascorre la maggior parte del tempo a velocità di crociera o si muove a brevi salti con fermate frequenti? I veicoli turistici a bassa velocità sono più attenti alla fluidità di spunto e alla silenziosità. I veicoli per la logistica sono più attenti alla coppia di spunto e all'accelerazione a pieno carico. I veicoli per la pulizia si concentrano sulla trazione ripetibile a bassa velocità con un cassone pesante e talvolta un rimorchio. Ogni modello indica un diverso fabbisogno di coppia nominale e massima.
Una volta conosciuti i valori di potenza e coppia, è possibile mappare le unità PMSM su casi d'uso concreti.
Le flotte di servizi igienico-sanitari lavorano duramente in ambienti a bassa velocità e ad alto attrito. Frequenti fermate, spazi ristretti, pendenze e carichi pesanti sono condizioni comuni. Un PMSM è adatto a questi veicoli perché offre una coppia elevata a bassa velocità, un'elevata efficienza a carico parziale e un funzionamento a basse temperature nei turni lunghi. Per voi, questo può significare più contenitori per carica, meno sforzo per il gruppo propulsore e conducenti più calmi che non devono lottare a ogni partenza in salita.
I veicoli elettrici comunitari e le auto turistiche trasportano persone anziché merci. In questo caso, il comfort e la silenziosità contano tanto quanto la potenza. Un PMSM può essere d'aiuto, erogando una coppia fluida e silenziosa con meno vibrazioni. Allo stesso tempo, la sua maggiore efficienza a basse velocità consente di percorrere distanze più lunghe tra una ricarica e l'altra. Il risultato è un veicolo dall'aspetto più raffinato, nonostante il livello di potenza di base sia modesto.
I carrelli elevatori e i carrelli industriali operano in un mondo esigente, caratterizzato da spostamenti brevi e intensi. Partono e si fermano costantemente, spesso su rampe o pavimenti irregolari, a volte con carichi pesanti sul montante. Un PMSM è la soluzione ideale per questo modello, perché può erogare una coppia elevata a velocità molto basse e gestire frequenti inversioni di marcia. Quando lo stesso sistema di azionamento supporta sia la traslazione che le funzioni idrauliche, un'elevata efficienza e un basso surriscaldamento contribuiscono a mantenere l'intera macchina stabile per un lungo turno di lavoro.
Scegliere un motore per un progetto di veicolo elettrico non deve essere un'impresa ardua. Un approccio chiaro e dettagliato semplifica la selezione delle opzioni.
Iniziamo con la categoria del veicolo e il tipo di utilizzo tipico. I veicoli elettrici a bassa velocità per passeggeri e turisti rientrano nell'intervallo di potenza 3-5 kW. I veicoli commerciali leggeri e per la logistica rientrano nell'intervallo di potenza 5-15 kW. I veicoli per la pulizia e gli impieghi speciali necessitano spesso di 20-40 kW o più. Questo primo filtro evita di considerare motori palesemente troppo piccoli o troppo grandi.
Successivamente, concentratevi sulla coppia. Elencate i carichi più pesanti, le rampe più ripide e i casi d'uso più impegnativi. Quindi confrontate la coppia nominale e di picco dei motori candidati con tali esigenze. Se i percorsi sono pianeggianti e i carichi leggeri, potreste non aver bisogno di una coppia di picco molto elevata. Se rampe ripide o tratti pesanti sono comuni, la coppia di picco diventa un valore critico.
Basi di tensione come 60 V, 72 V, 220 V o 230 V collegano insieme motore, batteria e azionamento. Le configurazioni a bassa tensione sono adatte a giostre più piccole e a bassa velocità. Mentre le tensioni più elevate sono adatte a giostre più pesanti e con maggiore potenza. Quando scegli, considera le norme di sicurezza, le opzioni di controllo e come la base scelta si adatta alle attuali norme relative a batteria e cavi.
Infine, considerate le basi come la dimensione del telaio, il tipo di manubrio, il montaggio e il raffreddamento. Un motore tecnicamente perfetto che non entra sotto la cover o non può condividere il circuito di raffreddamento impostato causerà problemi in seguito. Spesso vale la pena condividere i disegni e le impostazioni approssimative in anticipo con chi fornisce il motore. In questo modo si evitano gli ammortizzatori dell'ultimo secondo.
Qingdao Enneng Motor Co., Ltd. (ENNENG) è un'azienda high-tech focalizzata sulla ricerca e sviluppo e sulla produzione di motori a magneti permanenti, in particolare motori PMSM a bassa velocità, a coppia elevata e a velocità costante, in un'ampia gamma di potenze. I motori a magneti permanenti ENNENG sono stati impiegati in ambienti industriali impegnativi come miniere d'oro e di carbone, fabbriche di pneumatici, giacimenti petroliferi e impianti di trattamento delle acque, dove lunghi cicli di lavoro, condizioni difficili e rigorosi obiettivi di risparmio energetico sono la norma. L'esperienza maturata in queste applicazioni – nastri trasportatori, mulini a sfere, pompe, compressori d'aria e altri azionamenti pesanti – fornisce una solida base ingegneristica per progetti che richiedono elevata efficienza, elevata densità di coppia e funzionamento continuo affidabile.
Per un motore pmsm per veicoli elettrici, in particolare veicoli elettrici di servizio o attrezzature mobili con cicli di lavoro prossimi a macchine industriali, ENNENG può attingere ai suoi progetti di trasmissione diretta multipolare e ai rotori magnetici in terre rare ad alte prestazioni per contribuire a bilanciare il livello di potenza, l'intervallo di coppia e il comportamento termico in un pacchetto compatto.
D1: Perché scegliere un motore PMSM per veicoli elettrici invece di un motore a induzione?
R: Offre maggiore efficienza e una coppia più forte a bassa velocità, quindi si ottiene una maggiore autonomia e capacità di trazione con la stessa batteria.
D2: Come si sceglie il giusto livello di potenza per un motore PMSM per veicoli elettrici?
R: Partiamo dalla classe di veicolo e dalla destinazione d'uso. I veicoli elettrici per il trasporto passeggeri a bassa velocità consumano spesso 3-5 kW, i veicoli elettrici per la logistica 5-15 kW e i veicoli elettrici per servizi igienico-sanitari o di pubblica utilità 20-40 kW o più.
D3: Un motore PMSM per veicoli elettrici necessita sempre di un controller speciale?
R: È necessario un azionamento che supporti il controllo PMSM, ma la maggior parte degli inverter EV moderni lo gestisce già, quindi di solito è una scelta standard, non esotica.
D4: Quali dati dovresti preparare prima di parlare con un fornitore PMSM?
A: Peso del veicolo, velocità target, pendenze, ore di utilizzo giornaliere, tensione di alimentazione ed eventuali limiti di imballaggio. Questo consente al fornitore di proporre un motore e una trasmissione adatti.
D5: È un motore pmsm per veicoli elettrici vale la pena sostenere costi aggiuntivi nei piccoli progetti?
R: Per un uso leggero il recupero dell'investimento è più lento, ma nei veicoli che funzionano per molte ore o trasportano carichi pesanti, il risparmio energetico e la migliore coppia solitamente compensano il prezzo di acquisto più elevato.
