Elektromotori za elektrcina vozila

Dakle tema, koju sam dugo vremena pokusavao da pocnem....................KONACNO!!!!!

Sve je pocelo 1888. godine kada je Nikola Tesla patentirao obrtno magnetno polje. U mojoj struci, ova je prica prepricavana milion puta i meni je svaki put interesantna, ali bojim se da je opet ispricam, jer cu samom sebi biti dosadan. Ako neko zeli, neka napise neki postreply kako bi ipak bilo dobro pojasniti obrtno magnetno polje i zasto je Tesla sustinski genije, pa cu ja ovde ubaciti ceo tekst kao EDIT ovog teksta. Naravno na moje zadovoljstvo ponovo cu ga celog iskucati.
Sta me je toliko povuklo da razmisljam o EV? Pa, kao i u milion drugih stvari, posebnost. EV su cista, efikasna, tiha i brza. Pitate se kako elektromotor moze biti brz? Moze, ali kako ga dovesti do toga, otvorice se i jos jedna mala tema, koja ce nam dati odgovor na to.
Meni, licno ni danas ne ulazi skroz u glavu da EM (elektromotori) za EV se moraju racunati na baznoj frekvenciji rada od daleko iznad nasih standardnih 50Hz. Upravo u toj sitnici je cela caka proracuna za EV.
Hajmo malo konkretnije. Preko ovoga cu vas malo uputiti u okvire price o EM za EV. Osnovni zahtevi za EM:
1. Male dimenzije
2. Mala masa (izvedeno iz 1.)
3. Velika efikasnost (ovde ce garant ako ne svi, a ono barem SIEMENS uvoditi redove efikasnosti)
4. Velika brzina (preko 10000 obrtaja u minuti)
5. Velika snaga
6. Niska cena odrzavanja i naravno sto redja (ako ne i nikakva) odrzavanja
7. Niska cena motora (gle kako smo opet bezobrazni )

I pitam ja vas gospodo ljubitelji, dok mi pod prozorom zgrade prolazi FAP 1620 sa njegovim prepoznatljivim urlajucim zvukom, sta sa nivoom buke EV-a? E, od toga se svi mozemo oprostiti... Buke nema ni da hoces. Da li cemo svi u nase audio sisteme u EV-ima ugradjivati zvukove nekadasnjih REMUS auspuha i tako pokusati da zadrzimo korak sa prosloscu? Mislim da se pitanje kao i odgovor postavljaju i pronalaze negde u vazduhu...

I kakv bi to bio EM za EV? Mikser, busilica, pumpa, ventilator, viljuskar, voz? Varijante su sve moguce, ali imamo i neke egzotike. Osnovna podela elektromotora za EV bi bila ovakva:



U skroz donjem redu ove podele se nalaze raznorazne varijante motora, koji bi bili upotrebljeni. Plocice, koje su obojene sivom bojom nose nazive varijanti motora, koji nemaju nikakvu primenu u EV.
Ajmo malo s leva na desno da pojasnimo, onako globalno, sta koji motor sa sobom donosi:

1. Asinhroni kliznokolutni motor: motore, sa sklopom klisnih prstenova i cetkica, koje nalezu na njih, a sve to na rotoru. Motor se ne koristi bas zbog prstenova i cetkica, koji su neprakticni i nepouzdani za rad u EV. U poslednjih par godina su nasli primenu u vetroelektranam kao odlicna zamena za sinhrone masine.
2. Asinhroni kavezni motor: trenutno sa ovim tehnoloskim stepenom razvoja elektromotora i njegovog upravljanja favorit broj jedan za EV. Ako nije 100% najjeftiniji, onda je sa najjeftinijim odrzavanjem. Ako nije 100% najefikasniji, onda je na jako sirokom opsegu snaga efikasan (sto znaci, jako malo gubitaka i pri svega 25% opterecenja). Ima jako komplikovanu strukturu upravljanja (softverski gledano), ali je kao sto rekoh i to postalo prevazidjeno. Ima ako ne 100% najrobusniji, onda sigurno najjeftiniji rotor. Sve mu ide u prilog, a jedina mana mu je sto za njega trebaju klikeri da bi se napravio i upravljalo njime. Ali, kao sto rekoh i to je prevazidjeno, jer je u svetu bilo vec dovoljno klikerasa...
3. Sinhroni sa namotanim rotorom: isti problemi kao i asinhroni. jedino sinhroni nema kao asinhroni tri klizna prstea, nego dva.
4. Sinhroni sa Permanentnim Magnetima (SPM) na rotoru. Ima sve kao i asinhroni kavezni i veoma je efikasan motor. Mana mu je skupa izrada rotora. Da samo napomenem: rotor iz asinhronog motora se moze izvaditi i zameniti sa rotorom od sinhronog. Oni rade potpuno isto. Naravno u praksi to znaci da bi ta dva rotora morala biti kompatibilna. Znaci, isti lezajevi i sklopovi lezajeva, isti nosaci, poklopci motora i dimenzije vratila, kao i samih rotora tih dvojice motora.
5. Reluktantni sinhroni motor je hibridni motor izmedju asinhronog i sinhronog motora. Za njega vazi sve isto gore navedeno. Rotor ovakvog motora nije cilindricni, nego lici na pravougaonik u svom poprecnom preseku za varijantu dvopolne masine.
6. Jednosmerni (DC) motor sa stalnim magnetima i bez cetkica. Jedenostavan za upotrebu i za upravljanje. Rotor nema kolektor, niti cetkice, tako da je efikasniji od onog sto je klasika za DC motore. Motor nije efikasan kao asinhroni, ili sinhroni niti ima jeftinu izradnu cenu zbog permanentnih magneta na rotoru.
7. Koracni motor. To je takozvani elektronicarski motor i jako je neefikasan. Najpogodniji je za upotrebu u robotima i u slicnim masinama koje zahtevaju preciznu poziciju rotora motora u datom trenutku.
8. Impulsni reluktantni motori su kombinacija asinhronih i sinhronih reluktantnih motora, ali u DC varijanti. Takodje je ideja izbaciti kolektor i cetkice iz DC motora uz zadrzavanje jednosmerne struje kao najjednostavnije za upravljanje.

E sad, sve je to u redu, ali kakvi su konstrukcioni zahtevi za ovakve motre. Naravno imamo i tu nekoliko, ali osnovni su sledeci:

1. Robusnost
2. Kompaktnost
3. Velika brzina rotora
4. Dugotrajnst lezajeva (usko povezano sa prvom i trecom stavkom)
5. Dugotrajnost namotaja (zbog krajnje "prljavog" sinusnog oblika napona, koji trosi izolaciju velikim dU/dt promenama i prenaponima)
6. Efikasno hladjenje (zbog malih dimenzija motora, a velike snage, smanjila se povrsina odvodjenja toplote, koja je od sustinskog znacaja)
7. Minimalna buka i vibracije motora.

Stavke 5 i 6 povlace nesto novo za sobom. Naime izolacija namotaja ovakvog motora mora biti posebna. Mora trpeti temperature do 220 stepeni celzijusa. Kolika je temperatura vode za hladjenje u nasim autima? Oko 90 stepeni? Mislim da sam dobro rekao, ako se ne varam. Znaci zahtevi su krajnje visoki, ako na to sve trebamo dodati i neprekidan rad od oko 30godina. Lezajevi bi trebalo da budu predvidjeni za rad bez ikakvih problema u periodu od oko 50.000 do 100.000 radnih sati. I to je svojevrstan podvig, ako se mora predvideti i neki pouzdan nacin domazivanja lezajeva. Robusnost povlaci za sobom i otpornost na prodor vode, potrese, vibracije, spoljna ostecenja itd.
Eto, ovo je bilo samo nekoliko recenica za uvod. Meni kao laiku za primenu elektromotora u EV je ovo bio bas hrabar potez da sve ovo nabacam na jednu stranicu teksta. U indstrujske i projektne motore se jos koliko-toliko razumem, jer mi je to posao, mada sam i tu jako mlad. Sve u svemu, ovo je pokusaj da se iz makar nule nesto na ovu temu pokrene.

Petre, pre svega svaka cast za temu! E, sad, malo da zapitkujem.

Koliko sam citao o EV (a treba jos mnooogo da citam da bih mogao ozbiljnije da diskutujem o ovome), najuspesniji modeli su imali upravo asinhroni kavezni motor, tako da se to slaze sa onim sto si i sam rekao, da je on favorit za upotrebu u EV. Ispravi me ako gresim, ali mislim da sam citao da je bas ovaj motor najbolji izbor za regenerativno kocenje.

E, sad, jedna stvar o kojoj ja ne znam nista ( ) jeste upravljanje EM. Koja je skalamerija potrebna za kontrolu jednog asinhronog kaveznog motora? Necu da te gnjavim da mi opisujes detaljan princip rada, sem ako ne zelis da napises jednu temu specijalno o upravljackim sistemima, ali me interesuje koje taj sistem ima zahteve, sigurno mu treba neki prostor (koliki-opet zavisi od EM verovatno), hladjenje (kakvo?)...

Sto se tice podatka da motor razvija temp.od 220C (tj.da izolacija mora toliko trpeti), moram priznati da me je ovo bas iznenadilo... Koji je, po tvom misljenju, najbolji nacin da se ohladi motor jednog EV-a?

Za lezajeve mislim da si dao previse optimisticnu procenu. Sumnjam da bi EM jednog EV-a trebao da ima toliki zivotni vek. Koliki je vek motora koje danas koristimo u kolima, sumnjam da je vise od 10.000h? Naravno da ne bi smetalo da EM traje vise, mada ne znam da li bi bilo potrebe za tim, jer posle 10.000h voznje verovatno bi vozilo kompletno bilo u prilicno losem stanju i bilo zrelo za otpad, tako da stanje samog EM-a ne bi mnogo popravilo stvari.

Ima jos jedna stvar koju malo slabije razumem kod EV-a, a to je prenos. Dakle, kako se snaga prenosi sa motora do tockova (uz sto manje gubitaka, je li), postoji li neki "menjac", reduktor, ili tako nesto?

I jedno pitanje za kraj, onako, informativno. Recimo da imamo vozilo od 1000kg, zelimo da postize 100km/h za 12-14s, i ide do 120km/h (eventualno malo manje), da li bi se za ovu namenu mogao naci EM i po kojoj ceni, ili bi se morao praviti po porudzbini (sad izvini ako sam glupo pitanje postavio, ne znam mogu li se uopste EM praviti po porudzbini, niti imam predstavu o njihovim cenama)?

'Ajd ono samo ukratko da odgovorim. Posle cu editovati ovaj tekst.
Da samo na par pitanja ukratko odgovorim:

Asinhroni motor jeste favorit. Upravo u Tesla Roadster-u se nalazi asinhroni kavezni cetvoropolni elektromotor. Taj motor ide do 14000obrtaja u minuti. Ima odlicne elektricne performanse i veoma je efikasan motor. Onako mali njegov motor bi davao oko 20kW na mrežnom napajanju od recimo 400V i 50Hz. Tacka slabljenja polja motora je na 6000o/min, a maksimum snage od 189kW daje na 8000o/min. Motor ima sve sto se od asinhronog moze izvuci.
Rekuperativno kocenje ima svaki motor, ali samo teslin (iliti asinhroni) ima sve jednostavo reseno. Kao sto rekoh, sve okolo je komplikovano... Elektronika je ta koja je zauzdana kako bi ovaj motor imao sve sto treba za regulaciju brzine. A kako sve to radi, o tom potom u temi, koju sam vec i najavio.
Ne mora da te iznenadi klasa izolacije. evo ti malog primera kako to biva u elektromotorima:
Klasa C - do 220stepeni (Automobili, brza zeleznica i teski uslovi rada)
Klasa H - do 180stepeni (klasicna zeleznica)
Klasa F - do 155stepeni (celokupna industrija)
Klasa B - do 130stepeni (jeftina izvedba i mali motori)
Klasa A - do 90 stepeni (motori koji pokrecu sitne kucne aparate)

Hladjenje ovakvog motora je vazdusno. Najcesce tamo gde ima mesta, motor se hladi prinudnim ventilatorom. Sopstveni ventilator je nemoguc, jer ne mozes vrteti ventilator na 14000obrtaja i da ti podjednako dobro radi i na 250obrtaja (na primer). Kod sportskih auta je po mojoj pretpostavci (a vodim se mojom skromnom logikom) hladjenje bez ventilatora - znaci koristi se strujanje vazduha. Mada kako se onda hladi na manjim brzinama - to ne umem ni pretpostaviti.
Lezajevi za elektromotore se tako proracunavaju u industrijskoj primeni i najcesce vidjeni maksimum je 100.000radnih sati sa domazivanjem. Ja sam samo pretpostavio da ce motor biti dobro balansiran kao i da njegovo prigradjivanje na sasiju motora ce biti izvedeno tako da ce vecina vibracija biti apsorbovana, tako da sa moje tacke poznavanja elektromotora ova nadrkana pretpostavka o velikih 100.000 radnih sati meni deluje izvodljivo. Jedino smem reci da bi nekih 20.000radnih sati bilo uvek i u svakoj prilici moguce.
Prenos sa motora na tockove je zupcasti. Motor ima dvobrzinski menjac. Obicno idu takvi menjaci. Tu imamo toliko mogucih izvedbi da se covek stvarno zapita. Naravno i to cu u okviru ove teme predstaviti.
Ovo za kraj cu ti proracunati, kada budem konacno zavrsio moju verziju elektricnog auta i ako Bog da budem uspeo da patentiram jedan novi motor za njega. Za sada je to tajna o kojoj ne govorim. Nije nista posebno, niti znacajno, samo jedna mala modifikacija, koja bi pomogla elektricnim automobilima. No, o tome kasnije, mnogo kasnije, ali jednom cu i odgovoriti, ako Bog da.

Zasto su su teme u ovom delu foruma neaktivne ( u smislu - nema replika)?
BTW , odlican uvod Fali razrada nazalost Npr. linkovi ka proizvodjacima , sajtovima sa slicnom temom i (nama najzanimljivije) DIY varijante (sa osvrtom na zakon koji se mora ispostovati).

Pa nazalost, clan koji je ponajvise i zasluzan za ovo je pretrpan sa poslom i nema reseno stambeno pitanje pa nema pristup stalnom interentu. A forum je mali pa nema mnogo ljudi koji bi mogli nesto koknretnije da kazu A ima naravno i nezainteresovanih za ovu tematiku koja je eto meni vrlo interesantna ali sam slabo upoznat sa njom

Steta :-( U linkovima sam naveo forum koji j e posvecen ovoj tematici , pa koga zanima , neka pogleda. Posle vise godina iscitavanja interneta u vezi el, vozila i alternativnih nacina za dobijanje energije , ja se (pomalo) razumem u te stvari , pa mi je bilo drago da sam naleteo na domaci forum koji se bavi time , a ne samo ad-hoc pitanjima. Izgleda da smo stvarno zaostali po pitanjima pracenja tehnologije...Inace , kod nas postoje vozila koja su prepravljena na el. pogon (i registrovana) i ljudi koje to interesuje , ali po starom dobrom obicaju - ne mogu da se sastave na jednom mestu (ili na vise mesta , a da ih bude vise od troje , recimo). Ukoliko nesto mogu da pomognem ili informisem , slobodno posalji poruku.
pozz

Evo, da se malo ukljucim u pricu, jer sam prilicno zagrejan za ovu temu.

Imenjace, posto mi deluje da si dobro upucen u svet elektricnih automobila, bilo bi lepo ako bi napisao nesto u ovvim postojecim temama, otvorio neku novu temu... ovde je relativno malo receno o elektricnim kolima, a gotovo da nema nicega o recimo DIY izradi elektricnog automobila (tj. konverziji obicnih automobila na elektricni pogon), sto si i sam rekao, pa ako znas nesto vise o tome, zapocni diskusiju, nadam se da ce biti jos zainteresovanih da ucestvuju...

Evo, ziv sam i jos uvek se bavim ovom tematikom. Trenutno sam zauzet mnogim drugim stvarima, tako da mi razvoj EM za EV nije primaran. Trenutno radim na razvoju motora sa slicnim uslovima rada (izuzetno teski uslovi rada), ali on ima snagu od 1MW i naksimalni obrtni moment blizu 30kNm, tako da je nekompatibilan sa autom... Mnogo sam odmakao sa izborom materijala i tehnologija izrade ovakvog motora, kao i sa konstrukcionim resenjima, ali to je sve za velike elektricne masine.
Jedna od primena ovakve masine je i za elektricnu vucu (u klasicnim vozovima), tako da cu vam dostaviti krive sa karakteristikama snage, momenta, stepena korisnog dejstva i faktora snage.

U ovom trenutku me interesuje vase misljenje o motoru sledecih karakteristika:
11kW
105Nm
field weaking point 1000rpm (torque reserve 2,2Tn=231Nm)
max rpm= 2250rpm (u ovoj tacki motor ima i dalje 105Nm)
cos phi= 0.56
eta= 87.8%
Motor je 12-polni i predvideo sam ga kao sporohodni.

Stepen korsnog dejstva i eta su slabiji jer je motor dvanaestopolni. Mislim da cu ga napustiti i preci na sestopolni. Dosadasnja praksa u eksploataciji velikih motora koji se upravljaju preko frekventnoog regulatora je takva da se sestopolni najbolje ponasaju u takvim uslovima, pa bih je primenio na ovakav motor.

Jos uvek ne mogu da doprem do nekog uputstva za dimenzionisanje motora, posto elektromotore za autoindustriju prave na drugom principu dimenzionisanja. Ako dobro racunam, temperaturna ogranicenja sam postavio prema momentnim (temperaturno ogranicenje prema klasi izolacije), tako da pravi obrtni moment ovog motorica treba da je oko 200Nm.

Masa je za sada ispod 100kg pod uslovom da se primenjuju laki materijali za kuciste, vratilo motora, kao i prirubnicu.

Meni nije jasna poenta razvoja takvog motora , osim ako ti nije zabavno da ga sam pravis , jer tako nesto ( slicno , u svakom slucaju ) vec postoji na trzistu. Trendovi u e auto industriji se krecu ka "in-wheel" motorima sa permanentnim magnetima na rotoru. Tu postoji problem neovesene tezine i zaptivanja , a i cene egzoticnih materijala koji se koriste u izradi takvog motora , radi ustede na tezini , poboljsanja termo karakteristika itd...
Ako vec pravis dvanaestopolni motor , bilo bi dobro da ga konstruises tako da se "udvajanjem" polova (istosmerno naelektrisanje kroz dva susedna pola na statoru) dobije sestopolni - nesto kao elektronski menjac, te bi u tom slucaju mogla da se izbegne gomila mehanike (menjac i kvacilo) na vozilu i ustedi na tezini. Obrtni momenat je dovoljan da pokrene kamion , a ne prosecno vozilo. Uostalom , treba znati kakvo vozilo imas na umu za taj motor i kakve performanse istog , tj sta zelis da postignes.
Sto se dimenzionisanja motora tice , ne znam na koje dimenzije mislis? Da li se radi o fizickim velicinama (zapremina , tezina) ili mislis na proracunske dimenzije (temperaturna ogranicenja , napon/jacina struje, stepen iskoriscenja...)? BTW temperaturno ogranicenje prema klasi izolacije i nije limitirajuci faktor , ukoliko imas na umu da resis i forsirano hladjenje , a sto nas opet vraca na pricu o nameni motora.
Meni bi bio mnogo zanimljiviji neki axialni permanent magnet motor...Cini mi se i laksi za izvedbu , a pri proracunima se neke stvari mogu "prepisivati" (postoje na netu svi potrebni parametri za odredjene permanentne magnete , samo ostaje stator da se uskladi - tj , ako se ne radi sendvic , sa vise slojeva statora i rotora , sto je dosta komplikovano). Kod njih je zanimljivo sto neke stvari mogu da se "stimuju" i empirijski (npr. zazor izmedju statora i rotora pri odredjenim uslovima moze da se "steluje").
Svakako , postuj malo cesce , pa ce doci i do razmena ideja , a mozda se jos neko prikljuci , ako zivne tema.

Evo, sveze da ti odgovorim. Motor, koji sam predlozio sam idejno poceo konstruisati sa namerom da ga dobijem sa sto manje izmena u odnosu na tehnoloski postupak izrade koji vec postoji u mojoj fabrici. Na taj nacin bismo dobili najjeftiniji moguci motor, koji bi bio pristupacan svakome. Za struju i napon nisam jos nista rekao, ali recimo da ce i to dobiti svoje vrednosti uskoro, posto sam trenutno nezadovoljan postignutim vrednostima. Motor manjeg obrtnog momenta cu napraviti uskoro.

Vezano za ideju dvobrzinskog motora - ovo upravo jeste jedan takav motor i namera je bila da bude polno preklopivi motor, kako bismo napustili resenje dvobrzinskog menjaca. To sam dakle predvideo.

Ono sto zaista zelim, je nepotrebno za automobile, a to je visebrzinski elektromotor, koji bi imao tri, ili cetiri brzine i taj motor bi najverovatnije bio za autobuse i kamione (kod njih naravno ima mesta za baterije). Nekako ne mogu da se prebacim na male motore, ali se trudim da se okrenem ka manjim obrtnim momentima.

Sto se tice in-wheel varijante sa PM motorima, tu se slazem sa svima, ali na zalost, nemam razvijen proracun za njegovo konstruisanje. Jedini za sada in-wheel, koji ja poznajem bi mogao biti Teslin motor u disk varijanti, koji se moze napraviti u varijantama, kakve su i do sada postojale (cuveni plafonski ventilatori sa elisom od tri kraka).

Motori sa promenjivim zazorom su mi poznati, kao i sendvic varijante motora. Video sam kako izgleda takav jedan motor. Razvili su ga u Engleskoj. Patentirao ga je i kod nas Bozidar Ognjenovic i mi smo mu napravili jednu takvu varijantu, ali njegov motor nije sendvic, nego lici na Teslinu demonstracionu masinu sa jajetom na disku. Koliko je takva ideja neefikasna, uverili smo se sami. Disk motor mora biti koncipiran u sendvic varijanti (onako kako je napravljen u Engleskoj), jer se tako magnetni fluks lepo zatvara. Moze i u varijanti rotor oko statora, ili rotor unutar statora.

Postoje i motori sa nejednakim rezom rotorskog dinamolima (treba ga seci laserom, plazmom ili waterjet-om), ali kao i motori sa podesivim zazorom predstavljaju skuplje resenje. SEVER je vec jednom napravio motor za EV (to je onaj YUGO, koji je pravljen u saradnji sa ETF-om i ima gomilu olovnih akumulatora), ali tu treba jos napora uloziti i popraviti performanse. Taj motor je bio i poprilicno tezak.

Dimenzionisanje motora za sada mozemo ostaviti po strani, posto cu ti ovde ispricati sve i svasta cime se bavim kada dimenzionisem motor, pa da ne ispadnem neki pametnjakovic. Dimenzionisanje je najcesce iskustvom dobijena vestina.

Hajde onda da se probamo fokusirati na varijantu motora dvopolni/cetvoropolni, kako ne bih bio previse originalan. 12/6 varijanta ce mi ostati kao moguce resenje, jer je to povoljnija varijanta vezana za trajnost mehanickih delova motora, kao i prenosa.

Dakle, kao sto mi je bila osnovna ideja - napraviti projekat motora sopstvenim snagama i dalje zivi. Zato se i bavim time, a ne iz zabave. Trziste treba uzburkati i ponuditi nesto sto je klasicno stari Jugoslovenski proizvod - mali, brz, pouzdan, ekonomican i dugotrajan. Sa puno mozganja i napredovanja. Kao M-84 AB.

Momci, moze li jedna procena? Ovo ce biti uvod u dvobrzinac. Jos uvek nemam dobar odnos snage i mase, ali blizim se. Ovaj put sam opremljen i masom motora, kao i njegovom cenom.

30kW @ 6000rpm
torque up to 105Nm
max speed 10200rpm (@ torque 47Nm)
192V, 200Hz, 108A
0.75kW/kg
price 350euro

Mislim da cemo sa cenom ici i nize ako uspemo, posto trenutno poredim sa cenom standardnog motora.

Hm, za nesto kao sto je Yugo, bilo bi extra kada bi uspeo da dupliras snagu i obtni moment

To bi moglo. Ako uspem da dobijem bolji odnos snaga/tezina, doci cemo i do toga i to bez izmene u ceni. Trenutno je ovo izvodljivo, ali videcu kako.

EDIT:

Provereno. Moze i tako. Samo treba prekontrolisati kako da se sve izvede, posto je to vec pri ozbiljnim budzenjima. Ajde, cujemo se u vezi sa ovim za koji dana, kada se javi malo vise ljudi, pa da sakupim ideje.

Cekaj, ako sam dobro shvatio 0.75kw je 1kg motora.... Pa racunaj da je motor tezak 100kg kod 1.1 sto znaci da bi ti mogao bez problema da ubacis neki motor od 75kw E sad ako cemo da gledamo da to ipak nebude neka ultra sporstka masina, 60kw bi bilo dosta a otatak kg bi svakako potrosile baterije...

Vec je neko pisao, nisu isti kW kod elektromotora i motora sa unutrasnjim sagorevanjem.

Sad su neke stvari jasnije. Da napomenem , pre svega , da sam ja masinac , a ne iz ET struke , te postoji mogucnost (poveca) da nesto lupim , tako da moje pisanije treba uzeti informativno , sa zrnom soli. Sve sto znam o ovoj tematici (izuzev onoga sto sam poneo iz skole) sam naucio sa interneta i od nekih strucnjaka , koje sam tu i tamo propitivao.
Da krenemo od kraja ( po nasem tradicionalnom obicaju :-) ). Kazes da ti je ideja da napravis motor sopstvenim snagama...; Verovatno mislis na industrijski , velikoserijski proizvod , jer el. motor ljudi rade i u DIY varijanti za razne namene (cak sam na netu pronasao jednog sto ih je sam pravio za svoju CNC glodalicu). Ovde govorimo o motorima za pogon e auta , pa u tom smislu trendovi o kojima sam ranije postovao stoje. Kao primer (na nasim prostorima) se moze uzeti hrvatska firma Dok-ing sa svojim malim el. automobilom i motor koji oni koriste (ce koristiti) : http://dok-ing.hr/index.php?option=com_content&view=article&id=84&Itemid=128〈=en , http://www.dok-ing.hr/index.php?option=com_content&view=article&id=86&Itemid=130〈=en i projektant motora http://istarskiinovatori.hr/ruzojcic.html . Ili , informacije radi : http://www.argoresources.com/products/wheelmotors.html , http://www.pmlflightlink.com/motors/hipa_drive.html
Naime , imam utisak (iz tvog poslednjeg pasusa) da ti je proizvodnja motora cilj sam po sebi . Kad govoris o trzistu , na koje specificno trziste mislis ? U eventualnoj maloprodaji za preradu automobila na e pogon , ce se ljudi (iz razloga cene , dostupnosti, poznatih karakteristika i jos koje cega ) radije odluciti za polovan motor sa "dovoljnom" snagom za pokretanje njihovog elektricnog ceda nego za novi , ako ni zbog cega drugog , ono zbog razlike u novcu koju ce uloziti u battery pack. Kavezni motori se mogu naci na svakom koraku (izvadjeni iz raznih industrijskih masina) , a postoji i dobar razlog za to - zbog povecanja tehnoloskog nivoa u raznim industrijama , te ekologije i ustede , sve vise se koriste el. motori sa perm. magnetima zbog njihove manje tezine , veceg stepena iskoriscenja (usteda energije), manjih dimenzija...Ako si mislio na trziste za auto industriju (ili neku drugu) - opet sledi ranije napisano. Molim te , nemoj da ovo shvatis kao kritiku , samo iznosim svoj stav. Trebalo bi mi nekoliko dana da pronadjem vecinu linkova za sajtove koje sam procitao u vezi sa tim, a tebi nekoliko meseci (kao sto je i meni trebalo) da sve to procitas , a pretpostavljam da si poprilicno zauzet , sudeci po pauzama izmedju postova. Znam da je razvoj novog proizvoda mukotrpan , vremenski , finansijski i drugacije izuzetno zahtevan, a ja samo hocu da kazem da bi bilo bolje da se investira u nesto savremeno , nego u nesto sto vec postoji.
Sto se tice tehnoloskog procesa u tvojoj fabrici , u slucaju da se ukaze potreba (finansijski isplativo , a prema zahtevima trzista) , to se relativno lako menja. Sa druge strane , ne moras da menjas liniju da bi napravio prototip (ili vise njih) , a proizvodnju , sasvim lepo mogu da odrade i kinezi za smesne novce.
Motori sa nejednakim rezom dinamolima se rade sa laserom ( u slucaju velike debljine laminata - erozimatom) , zbog preciznosti i izbegavanja naknadne dorade - waterjet i plazma ne rade pravilan rez. Naravno , ovo vazi za velike serije i za postizanje sto ujednacenijih performansi u okviru tih serija , a u odnosu na parazitni fluks i/ili back EMF u slucaju da su ugradjene elektronske komponente(namoti su druga prica).
Za motor koji si ti zamislio spomenuo si prenos...Mislis li na integrisani mehanicki sklop (menjac/diferencijal) ili na spoj sa nekim vec postojecim externim sklopom? Ranije si spomenuo tezinu ispod 100 kg , sto je dobar trend , ali bi idealno bilo (za takav tip motora) da se to smanji za cetvrtinu ili cak i vise , ako je moguce (da bi bio u okvirima onoga sto konkurencija vec nudi). Naravno , to iziskuje upotrebu laksih (skupljih) materijala , ali se moze "izbalansirati" u krajnjem proizvodu (nikad nisam proizvodio motore , pa nemam pojma kakve su cene repromaterijala, ali znam da su lakse stvari skuplje od tezih; spram tehnologije koju koristis , ti ces najbolje znati gde se moze ustedeti , a gde se ne sme). Inace , negde sam procitao (sad ne mogu da se setim gde) da su pokusali da naprave klasican (kavezni , asinhroni , trofazni) motor u modularnoj varijanti. Naime moduli su bili predfabrikovani rotorski i statorski sa nekim svemirskim fazonom spajanja namota na samom rotoru/statoru , ali je sve to licilo na lego kockice. Bilo je i slika kako se to redja (koliko se secam , imalo je neke utore na osovini , pa se moduli rotora samo naguraju i spoje , a za stator se ne secam - mislim da su spajani srafovima). Ako nadjem link - postavicu ga ovde , mislim da bi tebi to bilo zanimljivo.

Miljan ::Vec je neko pisao, nisu isti kW kod elektromotora i motora sa unutrasnjim sagorevanjem.

E ovo nisam znao... Jel ima odnos neki ili su nespojive te dve merne jedinice?

1:4

Dok sam pisao nisam obratio paznju na nove postove...
@Yugisa
Kada bi stavio elektricni motor od 60 KW u Yuga i stisnuo potenciometar (gde je nekad bio gas) , odvojio bi prednji kraj auta od kabine . Naime , mrzi me da racunam , ali otprilike je to kao 250 KW motora sa unutrasnjim sagorevanjem , sa neverovatnim obrtnim momentom (za Yuga neverovatnim) , te bi se svaka vrsta mehanike (ako zanemarimo karoseriju) raspala na sacinitelje (ili atome). Cak ne znam sa cega bi morao da skines (a da moze da se nabudzi) menjac i poluosovine da izdrzi toliki obrtni momenat
@Petar
Cena je odlicna , cak i extra dobra , ako su to performanse koje ce imati. Nisi naveo tezinu motora i vrstu hladjenja (108 A moze da greje dom kulture). Ja bih isao na manji broj obrtaja zbog prenosa i lezaejeva(manja frekvencija = jeftinija upravljacka elektronika) , a skoro sve ostalo je super . Motor bi trebao da izdrzi skoro dvostruku jacinu struje u realnom vremenu kratkotrajno (sto ce reci dva puta peak), bazirano na iskustvima ljudi koji su vec radili prepravke (pokretanje iz mesta , uzbrdice pri maloj brzini i vecim opterecenjem...tj , ako kontroler ne kontrolise sve - i baterije i vrsna opterecenja i temperaturu).
@ostali
motor od 30 KW trosi tacno toliko u KWH pri datom naponu i jacini struje (da zanemarimo gubitke na motoru i mehanici i aerodinamici). To, prevedeno na srpski znaci da cete morati da imate baterije ukupnog kapaciteta 30 KWH za jedan sat voznje (maximalnom brzinom , pri maximalnom opterecenju - realno , podelite to sa dva). Ima li iko predstavu koliko kosta 30 KWH u baterijama i koja je njihova tezina i gde one fizicki mogu da stanu ? Evo vam primeri sa cenama (litijumske baterije): http://vst-conversions.com/HR_tablica.html
Ovakav motor bi bio dobar pocetak projekta , ali treba voditi racuna i o drugim stvarima , npr , kontroli istog. Petar misli na frekventno upravljanje , a iskustva pokazuju da je najbolje to kombinovati sa naponskim i strujnim , jer broj obrtaja motora u realnim uslovima ne znaci odredjenu brzinu vozila , nego povecanu potrosnju struje , odnosno pregrevanje komponenti i/ili motora. Dobar motor i dobar battery pack mogu biti upropasceni losom upravljackom elektronikom , a to ima svoju cenu.
Ako procitate moje postove u drugim temama , bice jasnije o cemu govorim.

Aha, pa onda je onaj prvi od 30kw sasvim dovoljan Cak sta vise mogao bi onda jos manji

Ajd opet ukratko, pa bezim:

Jeste, motor treba da je nesto nalik vec izmisljenom, ali da radi na velikom broju obrtaja (reda do 10000rpm), tako da nije u pitanju uzimanje koriscenog motora, koji maksimalno moze biti izbalansiran za nekih 5000rpm. Takodje, motor sam optimirao na znatno vecim ucestanostima od 50Hz, tako da ni tu ne idemo na pricu o vec upotrebljenim motorima, koji su optimirani na 400V, 50Hz, pa da se radi neki novi pokusaj preko invertora da se postigne trazena performansa.
Kazem, ovo treba da je motor visokih performansi (vodilja mi je sto kazes "vec vidjeni" asinhroni motor u Tesla Roadster-u). U poredjenju sa karakteristikama ostalih EV-motora ovo treba da bude jedan od boljih.
Nisam naveo stepen korisnog dejstva, a on je u nivou od oko 95-96%, tako da sve to treba dovesti na nivo cene, koju navodim. Recimo samo i to da ovako visoku etu sam dobio na celom opsegu snaga 25-125%. Takodje, rezerva motora mi daje jako veliku komociju u momentima.

SMPM motor, kao sto rekoh ranije, jos uvek ne znam konstruisati, ali daj Boze, pa cu nekako i nauciti.

I jos jedna stvar - nije mi ideja samo motor za EV, ali ovo je tema otvorena za to. Ako se svi ovde slozimo za motor (koji ja smatram zamenskim motorom za 1.3 EFI), onda se prebacujem na temu hardver-softver, koju sam takodje otvorio.

Jednog dana, ako Bog da, zakljucicemo temu o AM i njegove performanse cu iskoristiti kao vodilju za konstruisanje SMPM u disk varijanti. Eto, pedjamil, samo da kazem, da cemo se nakon ovog baviti i tvojim favoritom, ali, korak po korak. Ipak smo tu gde jesmo i samo nas entuzijazam vadi iz govana.

Za sve zainteresovane - momci obratite paznju na obrtni moment motora, koji sam naveo. YUgisina varijanta, koju je on trazio bi dala 1kW/kg, ali i obrtni moment, koji je jako veliki za juga.

@Petar
Sad je sve mnogo jasnije (u smislu - shvatio sam tvoju ideju), a o drugim vrstama cemo kasnije pricati. I dalje mislim da ce prenos biti problem (skupoca) za toliki broj obrtaja i taj obrtni moment i snagu . No , to se moze frekvencijom regulisati.

Idem jedan korak dalje. Ovaj isti motor, ali optimiran na manjem broju obrtaja i sa nesto manjom strujom:

235V,
100Hz,
15kW,
45A,
3000rpm
max rpm: 6000rpm
48Nm (up to 130Nm - short time)
Unit weight 50-60kg
Unit price 400-450euro

Ovim motorom postižemo manji "power-to-weight ratio" u odnosu na prethodno optimirani, ali mu je broj obrtaja smanjen na 3000o/min. Lično, ovakav motor je manje atraktivan i nije konkurentan, ali opet se može optimirati na većoj snazi i broju obrtaja (dakle time se zadržava obrtni moment motora) i tako sa odnosom snaga/težina dobijamo bolji motor.
Ovo bi bio motor najverovatnije pogodan za ugradnju u DIY varijanti (neko moje lično mišljenje).
Pošto mu na manjoj frekvenciji jako opada stepen korisnog dejstva (sa nekih 96% je pao na oko 93% - a to je popriličan pad), projektovanje motora na ovoj frekvenciji sam napravio po jednom skupljem postupku, ali znatno efikasnijem i kvalitetnijem. Ako ovaj motor optimiram na većem broju obrtaja postići ćemo ono što se od ovakvih motora i traži - velika efikasnost, mala masa, veliki obrtni moment i nadam se motor, koji će opravdati ulozeni novac.
Za sada cemo se sa ovim motorom pokusati snaci, ali na umu mi je i dalje optimiranje na 200Hz.
Krive momenta motora, kao i ostale karakteristike, ocekujte u narednom periodu, pa cemo o tome dalje detaljno raspravljati. Nakon ovoga, mislio sam da predjem na simulacije i odredjivanje upravljackog algoritma za ovaj motor (period, koji ce mozda i potrajati, jer sam malo zaboravimo modelovanje elektricnih masina).
Ako sve uspe i ako resim pitanje ovog motora, dobicete i mernu skicu motora, kako bismo mogli razmisljati o njegovoj eventualnoj ugradnji (ako se ikada i napravi).

Ovo izgleda bolje. Treba da obratis paznju (o cemu sam ranije pisao u drugoj temi) na jacinu struje koju motor moze da podnese (odnosi se na klasu izolacije , hladjenje i presek namota). Sa debljom zicom ce motor biti tezi (verovatno i komplikovaniji za pakovanje namota) , ali i otporniji te se moze bolje iskoristiti veca frekvencija (u upravljackom delu se dobija veca "rastegljivost" , odnosno manja ogranicenja pri projektovanju kontrolera). Ako pogledas sta ljudi ugradjuju u prepravljena vozila (mislim na kontrolere/invertere) , videces da se krece, u budzetskoj varijanti sa jedinicama od 250 A , a svi vole one od 500 A . To znaci da kod najprostije PWM jedinice , pri pokretanju vozila iz mesta , uz puni zahvat na potenciometru imas kratkotrajno 250 A kroz namote (za jedinicu od 500 A). Prevedeno na nasu problematiku to znaci da treba konstruisati motor koji treba da izdrzi vecu struju od ovog koji si naveo. Nazivni napon je ok , samo vodi racuna ( u krajnjoj istanci) koliko bat. celija je potrebno za dobijanje istog , jer baterije su najskuplja i najzahtevnija komponenta kod prerade (i/ili proizvodnje) vozila. Bolje je poceti sa manjim nazivnim naponom , jer motor lako izdrzi overvolting do 20% - 25% (ukoliko neko hoce da kasnije pojaca baterijsku banku) , a pritom i jacina struje pada pri istoj snazi , te je manje parazitno zagrevanje i povecana autonomija. Broj obrtaja od 4500 - 5000 je sasvim prihvatljiv (spram najrasprostranjenijih prenosa/menjaca i onoga sto mogu da izdrze). Cena je jos uvek prihvatljiva. Uglavnom si na pravom putu. Razmisli (u konstrukcijskom smislu) kako bi moglo da se izvede npr. vodeno hladjenje.
BTW sto se tice upravljackog algoritma (i kontrole uopste) , ja se ne bih time zamarao , jer je to posao za institut. Pogledaj Yahoo grupu osmc (open source motor controller) i videces koliko ljudi (i sa kojim kvalifikacijama) radi na tome. Lakse je iskoristiti nesto sto vec postoji i/ili prilagoditi ga . Danas postoje i programabilni kontroleri za relativno male novce , a svakako manje nego sto bi neko sam ulozio u razvoj. Oni koji nisu programabilni , su dosta jeftiniji i prostiji i potpuno zadovoljavaju za ovakvu vrstu upotrebe.

Što se tiče upravljačke jedinice, slažem se sa tobom - to sam i mislio razgovarati sa institutom, a i sa nekim ljudima iz te struke van instituta. Pre koju godinu sam još uvek bio sa kontrolerima, ali sada otkako radim tu gde radim, to je po malo otišlo u maglu, ali nije skroz zaboravljeno. Imam neke poznanike i saradnike, sa kojima sam u stalnom kontaktu, tako da i o tome želim da posvetim istu pažnju kao i motoru.
Vezano za namotaj motora - napon na kom radi motor je opciona vrednost, ali je u tesnoj vezi sa strujom. Ako se dogovorimo oko toga na kakvu struju i napon treba da računamo u konstruisanju, žica će biti samo posledična vrednost. Temperaturno ograničenje za sada neka ne bude briga, pošto se po ovom računanju motor poprilično dobro vlada, a i otišao sam par koraka dalje u tom smislu. Deblja žica neće doneti temperaturnu izdržljivost kakvu ovde želimo. Izolacioni materijali će nam doneti izdržljivost. Gustina struje kroz namotaj motora je ta koja može da nam pokvari temperaturna očekivanja, pa se ja prema njoj korelišem.
Neka se cela ova priča oko temperaturne izdržljivosti motora premesti na neki sledeći post, kada budemo rezimirali performanse motora. U ovom trenutku ću samo reći da vodim računa o tome.
Vodeno hlađenje može, ali imajmo u vidu da će motoru porasti masa. Cena tada iskače izvan nekih "lepih" vrednosti pre svega zbog kućišta motora.
Takođe, vezano za struju iz upravljačke jedinice - i o tome možemo razgovarati, ako utvrdimo strujna ograničenja, ali tek nakon što rešimo pitanje napona na kojem će motor biti napajan.
Što se tiče "overvoltage"-a, može se slobodno reći da sam ga i predvideo. Ono čega se treba plašiti jeste talasni oblik napona na izlazu iz upravljačke jedinice.

Čini mi se da nismo daleko od rešenja. Najveća briga mi je masa i cena motora. Ako uspem ostati u navedenim vrednostima, biće dobro. Naponske i strujne vrednosti, koje će motor primati na sebe treba da izdefinišemo. Ovo što sam ja navodio se može izmenjati, tako da ako je motor utvrđen (barem po pitanju veličine i momenata), onda možemo preći na trio "napon-struja-frekvencija".