Медный довод: создан уникальный двигатель для электромобилей

В России разработан мотор для электромобилей, обладающий рядом преимуществ перед зарубежными аналогами. Чтобы создать магнитное поле, необходимое для движения колес, в нем применяют обычную медную катушку. Двигатель увеличивает время пробега машины без подзарядки на 15% и исключает внезапную остановку из-за перегрева. При этом цена отечественного мотора в 3–4 раза ниже, чем у зарубежного. Разработчик планирует выпустить собственную линейку беспилотных грузовиков, оборудованных такими двигателями. Подобные машины уже тестируются иностранными компаниями, которые занимаются грузоперевозками.

Железо, медь и математика

Чаще всего в электромобилях используют моторы на постоянных магнитах. Однако такие двигатели имеют ряд существенных недостатков.

В постоянном магнитном поле проводник (рамка, по которой протекает ток) начинает двигаться. Движение передается на колеса машины, и она едет. Но когда проводник смещается в магнитном поле, по законам физики в нем возникает противоположно направленная сила (противо-ЭДС). Она уменьшает силу тока в проводнике, и в итоге автомобиль не может развить скорость более 60 км/ч. Чтобы ее увеличить, нужно уменьшить поле постоянного магнита — это снизит противо-ЭДС. Но чтобы сделать это, нужно потратить электроэнергию. В результате коэффициент полезного действия (КПД) двигателя падает, следовательно, аккумулятор быстрее разряжается.

–– Наш мотор, образно говоря, состоит из железа, меди и математики, –– рассказал технический директор компании «Электротранспортные технологии» Илья Федичев. –– Мы создаем магнитное поле с помощью медной катушки, через которую проходит ток. И поэтому можем спокойно им управлять: увеличивать для большей мощности и уменьшать для скоростного разгона авто без снижения КПД. По нашим расчетам, на российском моторе машина проедет примерно на 15% дольше –– конечно, при условии, что скорость и качество дороги будут такими же, как для авто с зарубежным двигателем.

Магнитные катушки с пропускаемым через них током известны в качестве источников магнитного поля с XIX века. Однако задействовать поле в работе электродвигателя –– очень непросто. Инженеры говорят, что их главное достижение — создание особой конструкции двигателя, которая и позволила обойтись без постоянных магнитов, заменив их на медную катушку — она создает магнитное поле с нужным направлением и интенсивностью.

Перегрев не страшен

Еще один недостаток действующих электромоторов –– размагничивание постоянного магнита из-за нагрева двигателя. Дело в том, что для каждого магнита есть точка Кюри –– температура, при которой он теряет свои свойства. Когда электромобиль внезапно начинает терять скорость, это значит, что магнит просто перегрелся. Он больше не создает поле для движения рамки, и автоматика принудительно уменьшает мощность мотора. Конечно, ситуация, при которой машина долго едет на максимальной скорости, встречается нечасто, однако способствовать перегреву может и жара.

Российский электромотор не имеет постоянного магнита, поэтому внезапное отключение ему не грозит. Также ему не нужны сложные, громоздкие и дорогостоящие системы охлаждения, как машинам на электродвигателях с постоянными магнитами. Инженеры провели эксперимент, нагревая мотор собственной разработки и зарубежные аналоги. Оказалось, что отечественный двигатель сохраняет характеристики при температуре до 150 ºС, в то время как иностранные модели перестают работать уже при 100 ºС.

Тем не менее большинство специалистов в мире всё же отдают предпочтение двигателям с постоянными магнитами, сообщил заведующий кафедрой электротехники и промышленной электротехники МГТУ им. Н.Э. Баумана Александр Красовский.

–– Следует учесть, что применяемая дополнительная «обмотка возбуждения», то есть та самая медная обмотка, потребляет дополнительную электрическую энергию аккумулятора, что несколько снижает КПД созданного двигателя, –– рассказал эксперт. –– Наличие обмотки ведет еще и к некоторому увеличению массы и габаритов двигателя. Зато к преимуществам предложенного российскими учеными аналога относится выгодная цена –– двигатели с постоянными магнитами имеют более сложную конструкцию, поэтому и стоят дороже.

Российский двигатель такой же мощности, как и зарубежный, дешевле не только благодаря простоте конструкции, но и применяемым материалам. Ведь 90% рынка постоянных магнитов занято Китаем, и производители диктуют цену на товар по своему усмотрению. Монополия может привести к внезапному скачку цен на постоянные магниты, а следовательно, и на электромоторы. Да и сегодня произведенный в Китае мотор стоит около 300 тыс. рублей, еще около 100 тыс. рублей уйдет на перевозку и налоги. Стоимость отечественного мотора при серийном производстве составит около 80 тыс. рублей.

Будущее за электромобилями

Электрические машины не наносят вреда экологии, поэтому власти Москвы планируют всячески поощрять их применение. На данный момент все электрокары имеют право на бесплатную парковку в любой точке столицы, сообщалось на конференции Forbes «Как заработать с помощью искусственного интеллекта в России». Также руководители мэрии предложили проекты по удешевлению оформления ОСАГО для электромобилей и предоставлению льгот для проезда по платным трассам. Некоторые компании, имеющие отношение к разработке транспортных средств, увидели и техническое преимущество электромобилей перед машинами на двигателях внутреннего сгорания.

–– Появление таких моторов –– значимое событие для машиностроения, особенно для формируемого рынка беспилотных транспортных средств, –– отметил эксперт в области робототехники и систем автоматизации транспорта Виталий Савельев. — Неприхотливость подобного мотора и высокий ресурс работы без обслуживания дают возможность эксплуатировать технику на его базе более эффективно. Развитие двигателей такого типа позволяет получить высокие тяговые характеристики одновременно с низким энергопотреблением, что увеличивает запас хода электромобиля. В перспективе электромоторы могут использоваться и на водных видах транспорта –– с их помощью можно создать практически бесшумные и энергоэффективные яхты и катера.

Разработчик отечественного двигателя в скором времени планирует выпустить линейку беспилотных грузовиков, которые могут быть востребованы, например, в компаниях, связанных с грузоперевозками, почтовой и курьерской доставкой.

При этом некоторые крупные зарубежные автоконцерны совместно с логистическими компаниями уже тестируют тягачи, рассчитанные на эксплуатацию без водителей.

Через несколько лет электромобили вытеснят с рынка машины с двигателями внутреннего сгорания, предполагают в компании-разработчике. Когда цена на литиевые батареи, используемые в электрокарах, упадет, ездить на них станет гораздо выгоднее. По информации зарубежных экспертов, стоимость батарей в последнее время быстро снижается. Так, в 2016 году цена литиевых аккумуляторов составляла $400–600 на киловатт-час емкости, а год назад — уже $250–300.

Обзор дизельных двигателей от мировых производителей

На российском рынке дизельных силовых агрегатов представлено огромное разнообразие различных брендов и производителей. Ориентироваться в них непрофессионалу довольно сложно. Для удобства заказчиков, специалисты инжиниринговой компании «AllGen» составили уникальный рейтинг производителей дизельных двигателей. Стоит отметить, что данное исследование, несмотря на его актуальность и объективность, не является «истиной в последней инстанции».

Параметры рейтинга производителей дизельных двигателей

При составлении рейтинга были использованы целый ряд отдельных параметров, из которых только шесть является субъективными, основанными на мнении ведущих экспертов рынка.

• Качество сборки. В основе данного параметра: качество используемых комплектующих, суммарное КПД двигателя, экономичность, экологичность и некоторые другие технические характеристики.
• Цена и качество. Имеется в виду средний показатель, построенный на основе анализа работы данных двигателей по сравнению с аналогами от других производителей.
• Сервис и гарантия. Данный параметр учитывает качество и доступность ремонта, сервисного, технического облуживания, а также скорость реагирования на обращения потребителей.
• Ассортимент. За основу данного параметра берется оценка линейки моделей производителя, с учетом его возможностей предоставлять наиболее оптимальные решения для каждого конкретного варианта применения.

Остальные параметры вычисляются путем сравнения усредненных характеристик продукции конкретного производителя с аналогичными характеристиками дизельных двигателей и сопутствующего оборудования других брендов.

Perkins

Perkins Engines Co. Ltd. – разработчик и производитель дизельных двигателей из Великобритании. Бренд Perkins на протяжении 75 лет занимает ведущие позиции на мировом рынке. Высокотехнологичные силовые агрегаты компании характеризуются безусловной надежностью и долговечностью, поэтому они находят свое применение при производстве техники самых известных марок.

Линейка дизельных двигателей Perkins включает в себя модели мощностью от 10 до 1937 кВт. Производство моторов сертифицировано согласно международному стандарту ISO 9001.

Это гарантирует высочайшее качество и строгий контроль на каждой из стадий изготовления двигателей. Сами силовые установки соответствуют самым строгим экологическим стандартам и нормам технической и эксплуатационной безопасности.

Volvo

Одним из направлений ведущей машиностроительной компании Volvo является разработка и выпуск высоконадежных дизельных двигателей. Силовые агрегаты шведского производителя отличает высокое качество, надежность, экономичный расход топлива, низкий уровень шума, неприхотливость к качеству горюче-смазочных материалов.

Производитель предлагает широкую линейку моделей дизельных двигателей мощностью от 83 до 596 кВт. Правда, в одном из интервью глава фирмы Volvo заявил о прекращении работ над новыми дизельными двигателями.

Причиной являются новые европейские нормы токсичности, которые вступят в силу в 2021 году: средние выбросы углекислого газа должны будут снизиться со 130 до 95 г/км, что делает дальнейшее совершенствование дизельных моторов Volvo слишком дорогостоящим.

Cummins

Американская корпорация Cummins – лидер на рынке дизельных двигателей США и один из ведущих мировых производителей силовых агрегатов. Собственное профильное инженерное подразделение, а также высокотехнологичное производство, позволяют компании выпускать моторы, устанавливаемые не только на большегрузный транспорт, но и на морские суда, дизельные электростанции и другую технику.

Силовые агрегаты Cummins успешно эксплуатируются при экстремальной жаре и в условиях критически низких температур. Американские дизельные двигатели отличаются высокой экономичностью.

Расход топлива составляет 170-18 г/кВт/ч. Благодаря использованию уникальной системы подачи топлива собственной разработки, моторы Cummins бесперебойно работают на российских горюче-смазочных материалах без снижения срока эксплуатации.

Mitsubishi

Mitsubishi — ведущий японский производитель автомобилей имеет отдельное инженерное подразделение, которое занимается инновационными разработками в области моторостроения. Производство дизельных моторов компании базируется на использовании самых современных технологий, безупречного качества изготовления рабочих узлов, комплексного тестирования каждого агрегата.

Дизельные двигатели Mitsubishi характеризуются низким расходом топлива, соответствием мировым экологическим стандартам, неприхотливостью и длительным межремонтным периодом.

Моторы японского производителя имеют способность бесперебойно функционировать в самых экстремальных условиях, при критически низкой температуре, что особенно актуально для российских условий эксплуатации.

Iveco

Итальянский бренд Iveco в настоящее время принадлежит автомобильной корпорации Fiat. Компания специализируется на производстве грузовых автомобилей и высокотехнологичных дизельных двигателей. Силовые агрегаты Iveco отличаются увеличенным моторесурсом, соответствием мировым экологическим стандартам, экономичностью, низким уровнем шума.

Линейка двигателей Iveco – агрегаты мощностью от 29,3 кВт до 670 кВт. Большинство моторов компании имеют легкий доступ к точкам контроля двигателя.

Система впрыска высокого давления — Common Rail, современная систему контроля выбросов. Каждая единица продукции проходит комплексное тестирование под нагрузкой, что гарантирует длительную эксплуатацию моторов в интенсивных условиях работы.

Топ мировых производителей дизелей

Помимо пятерки лидеров мирового моторостроения, в рейтинг производителей дизельных двигателей вошли: немецкие компании Deutz и MAN, шведская Scania, японские производители Kubota и Yanmar, китайский Foton, компании из Великобритании JCB и Wilson, крупные американские машиностроительные корпорации John Deere и Caterpillar. Российские производители ЯМЗ, ТМЗ и КАМАЗ оказались на 30, 40 и 41 местах соответственно.

Самый долговечный дизельный двигатель

Источник Источник http://iz.ru/879303/olga-kolentcova/mednyi-dovod-sozdan-unikalnyi-dvigatel-dlia-elektromobilei
Источник Источник Источник http://perevozka24.ru/pages/obzor-dizelnyh-dvigateley-ot-mirovyh-proizvoditeley