Двигуни електромобілів незаслужено ігнорують: вони простіші за ДВЗ, тому й говорять про них рідко. Але взагалі тут йде своя конкуренція, приблизно як між дизелями і бензиновими моторами.
Почнемо із загальних рис: усі серійні електромобілі використовують двигуни змінного струму. Це здається дивним, адже батареї видають постійний струм, але класичні двигуни постійного струму не підходять для високих потужностей електромобілів. Змінний струм генерується у спеціальному пристрої – інвертор. У всіх моторах він подається на обмотки статора і генерує обертаюче магнітне поле, яке захоплює за собою ротор. А далі починаються розбіжності.
Tesla Roadster перше поколінняTesla Roaster першого покоління з асинхронним двигуном потужністю 248-288 к.с.
Tesla використовувала асинхронні двигуни з першої моделі – з Tesla Roadster 2008 року. У таких моторах ротор завжди обертається трохи повільніше магнітного поля, тому що інакше припиниться самозбудження його провідників. Такі мотори дуже прості і тому популярні: ті оребровані штуковини, що ви знайдете на будь-якому підприємстві, зазвичай є асинхронними моторами. Ротор у них не має власного електроживлення, як немає на ньому ковзних контактів або котушок. Ротор найчастіше нагадує гратчастий циліндр, за що отримав назву «біляча клітка».
З погляду механіки це суцільний кайф, і, швидше за все, тому Tesla вибрала цю просту конструкцію. І так, до створення таких моторів приклав руки Нікола Тесла.
Приблизно так виглядає ротор (ліворуч) та статор асинхронного електромотора. Прути косі, щоб вирівняти крутний момент
До речі, на відміну від промислових асинхронних моторів, які працюють з частотами, близькими до 50 Герц або кратним (3000 об/хв, 1500 об/хв, 750 об/хв), інвертор електромобіля генерує обертові поля з будь-якою частотою, умовно від 1 до 20 000 об/хв.
Tesla не самотня: асинхронні двигуни використовує, наприклад, Audi на деяких моделях сімейства e-tron (Q8). Але в цілому такі двигуни не дуже популярні з двох причин: у них трохи нижча ефективність та невисокий стартовий момент (той самий, що дозволяє електромобілю обходитися без коробки).
Zeekr 001 використовує синхронні двигуни на постійних магнітах, як і більшість китайських марок.
Китайські марки та маса європейських використовують мотори на постійних магнітах, які відносяться до синхронних: тобто у них ротор та поле обертаються з однією частотою. На нашу думку, дві третини сучасних електромобілів мають саме такі мотори, тому що вони економічні, тяжкі і також порівняно прості.
Магнітне поле ротора в них створюється постійними магнітами на основі неодиму або самарію, і в цьому їхній головний мінус. Такі магніти дороги, ланцюжка поставок не завжди стабільні (політика і таке інше), а при сильному перегріві вони можуть втрачати магнітні властивості. Крім того, на великих частотах виникає зворотна ЕРС, але цю проблему вирішили за рахунок використання комбінованого принципу: у міру розкручування вони переходять в особливий режим, що використовує магнітний опір ротора (мотори IM + SynRM).
Ротор IM + SynRM: він набрав із сталевих пластин, а постійні магніти вживлені в його тіло у вигляді літери V – так краще форма магнітного поля
Такі мотори застосовує і Tesla: повнопривідні моделі у неї мають різні типи двигунів на осях, використовуючи краще від обох концепцій. Навіть у новому Cybertruck використовується моторна полігамія.
Але є ще третій тип двигунів, який любить BMW і Renault. Їхній принцип дуже схожий на мотори з постійними магнітами, тільки в роторі замість них використовуються котушки (тобто змінні магніти). І так, це вимагає електроживлення ротора, а значить, ковзних контактів-щіточок, як у найпростіших двигунах постійного струму. Здавалося б, схема нелогічна, адже додається вузол, схильний до зносу. Зате немає залежності від постачання магнітів.
Але загалом електромобільний світ схиляється до моторів на постійних магнітах. Такі стоять у Zeekr 001, Porsche Taycan, Evolute i-Pro, Volkswagen ID.4 і так далі. За сукупністю характеристик такі мотори кращі, а щодо ціни, для електромобіля проблемою є вартість батарей, а не двигунів.