Kuinka sähkömoottori toimii?

Sähkömoottori muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi käyttämällä magneetti-roottorijärjestelmää pyörittämään akselia. Perinteisiin moottoreihin verrattuna sähkömoottorit ovat hiljaisempia ja vaativat paljon vähemmän huoltoa. Ne ovat myös tehokkaampia ja ympäristöystävällisempiä. Ne voivat toimia eri polttoaineilla, ja ne ovat yleensä vähemmän meluisia kuin bensiinimoottorit. Nestemäisten polttoaineiden energiatiheys on kuitenkin korkeampi kuin akkujen, joten akkusähköajoneuvot (EV) kärsivät merkittävästä painosta polttomoottorikäyttöisiin autoihin verrattuna.

Pienjännitteiset suuret sähkömoottorit

Sähkömoottorit saavat yleensä virtansa ladattavasta akusta, vaikka niitä voidaan käyttää myös muista sähkönlähteistä, kuten tuuliturbiineista ja aurinkopaneeleista. Akku varastoi moottorin käyttämiseen tarvittavan energian, ja sen kapasiteetti määrittää, kuinka kauan ajoneuvo voi kulkea latausten välillä.

Moottorin roottori koostuu lankakeloista, jotka on kierretty ferromagneettisen sydämen ympärille. Kun sähkövirta kulkee kelojen läpi, sydämestä tuleva magneettikenttä kohdistaa Lorentz-voiman roottoriin. Tämä voima pyörittää roottoria ja tuottaa moottorin mekaanisen tehon. Roottorin johtimet on oikosuljettu molemmissa päissä yhteen, joten niiden yli virtaa indusoituneita jännitteitä, jotka ovat verrannollisia roottorin nopeuteen ja magneettikentän suuruuteen.

sähkömoottori toimii

Sähköautossa roottorin käämit on kytketty kommutaattoriin, joka ajoittain kääntää virran kulkua roottorin käämeissä roottorin akselin pyöriessä. Kommutaattori käsittää sylinterin, jossa on useita metallikosketusosia ankkurissa. Kaksi tai useampia sähköisiä koskettimia, joita kutsutaan “harjoiksi”, jotka on valmistettu pehmeästä johtavasta materiaalista, kuten hiilestä, painetaan kommutaattoria vasten ja muodostavat liukuvan kosketuksen peräkkäisten kommutaattorisegmenttien kanssa niiden pyöriessä, tarjoten virtaa roottorin käämeille.

Sähkömoottori on laite, joka muuttaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi, mikä helpottaa koneiden ja erilaisten laitteiden liikkumista. Tämä nerokas tekniikka toimii sähkömagneettisen induktion periaatteella.

Sähkömoottorin sisällä on kaksi olennaista komponenttia: kiinteä osa, jota kutsutaan staattoriksi, ja pyörivä osa, joka tunnetaan nimellä roottori. Staattori sisältää lankakeloja, jotka syötetään sähkövirralla. Kun tämä virta kulkee kelojen läpi, se synnyttää magneettikentän.

Roottori, joka koostuu yleensä sarjasta tiukasti kierrettyjä keloja tai kestomagneetteja, sijoitetaan staattorin magneettikenttään. Kun virta kulkee staattorikäämien läpi, ne luovat magneettisen voiman, joka on vuorovaikutuksessa roottorin magneettikentän kanssa. Tämä vuorovaikutus saa roottorin kääntymään, jolloin sähköenergia muuttuu mekaaniseksi liikkeeksi.

Jatkuvan pyörimisen ylläpitämiseksi sähkövirran suuntaa vaihdetaan ajoittain varmistaen, että staattorin ja roottorin magneettikenttien polariteetit vaihtelevat. Tämä prosessi pitää roottorin liikkeessä.

Yhteenvetona voidaan todeta, että sähkömoottori hyödyntää sähkömagneettisen induktion ilmiötä pyörivän liikkeen luomiseksi. Sen sovellukset ulottuvat teollisuuskoneista kodinkoneisiin ja mullistavat lukemattomia nykyajan elämän osa-alueita.

Useimmat sähköautot käyttävät yksisuhdevaihteistoa vähentääkseen moottorin ja pyörien pyörimisnopeutta, mikä lisää vääntömomenttia alhaisemmilla kierrosluvuilla. Tämän ansiosta ajoneuvo voi kiihtyä nopeammin ja voittaa vetojärjestelmän suurimman vääntömomentin rajoitukset. Muutamissa sähköautoissa on monivaihteinen vaihteisto, mutta niiden ylimääräinen paino vähentää toimintasädettä.