Motores & Unidades de Transmissão

À medida que a indústria automotiva muda rapidamente em direção à eletrificação, o coração dos veículos elétricos (EVs) reside em seus motores e unidades de transmissão. Com uma ampla variedade de tipos de motor e inversores intrincados, compreender as complexidades desses componentes é crucial para entender o funcionamento interno dos EVs.

Neste extenso artigo, faremos uma análise aprofundada de motores e unidades de transmissão para veículos elétricos (EVs), examinando os diversos tipos de motor comumente usados em EVs, explorando as complexidades do inversor e aprofundando o papel crítico que esses componentes desempenham na propulsão do futuro do transporte.

Primeiro, explicaremos os princípios comuns dos motores elétricos.

Em seguida, exploraremos os diferentes tipos de motor utilizados em veículos elétricos, desde motores de ímã permanente até motores de indução.

Analisaremos suas características únicas, vantagens e limitações e forneceremos insights sobre seus princípios operacionais e eficiência.

Em seguida, mergulharemos no papel do inversor, que atua como o cérebro do sistema de acionamento do motor, convertendo a energia DC da bateria em energia AC para acionar o motor.

Exploraremos as complexidades do projeto do inversor, incluindo suas várias estratégias de controle, gerenciamento térmico e eletrônica de potência, e destacaremos seu papel crítico na otimização do desempenho do motor.

Além disso, discutiremos a integração de motores e unidades de transmissão em veículos elétricos, incluindo seu posicionamento, sistemas de refrigeração e eficiência geral do sistema.

Também analisaremos o impacto do projeto de motores e unidades de transmissão em fatores como autonomia do veículo, desempenho e tempo de carregamento, e destacaremos os avanços tecnológicos mais recentes nesse campo.

Finalmente, exploraremos as perspectivas de motores e unidades de transmissão para veículos elétricos, incluindo avanços na tecnologia de motores, melhorias na eletrônica de potência e tendências emergentes, como carregamento sem fio e baterias de estado sólido. Também discutiremos os desafios e oportunidades associados a essas tecnologias e seu potencial impacto no futuro da mobilidade elétrica.

Se você é um entusiasta de EV, um engenheiro automotivo ou simplesmente está curioso sobre o funcionamento interno de veículos elétricos, este artigo abrangente fornecerá um entendimento profundo sobre motores e unidades de transmissão, lançando luz sobre as tecnologias de ponta que impulsionam o transporte futuro. Então junte-se a nós enquanto embarcamos em uma jornada empolgante pelo mundo da propulsão de veículos elétricos, desvendando os segredos por trás da potência que impulsiona o futuro da mobilidade.

Como funcionam os motores elétricos?

Mesmo existindo vários tipos de motores elétricos, os princípios são os mesmos. Os motores elétricos funcionam com base nos princípios do eletromagnetismo. Eles consistem em um estator e um rotor, sendo o estator a parte fixa e o rotor a parte rotativa.

O estator contém enrolamentos de bobina que estão conectados a uma fonte de energia, que gera uma corrente elétrica que flui pelos enrolamentos, criando um campo magnético.

O rotor, por outro lado, contém ímãs ou enrolamentos, e quando o campo magnético gerado pelo estator interage com os ímãs ou enrolamentos do rotor, cria uma força que faz o rotor girar. Esse movimento rotacional é então transferido para a carga mecânica, como as rodas de um veículo, que o impulsiona para frente.

O controlador de motor controla a direção e a velocidade de rotação do motor variando a corrente que flui pelos enrolamentos do estator, o que altera a intensidade e a orientação do campo magnético. Essa técnica permite um controle preciso do desempenho do motor, incluindo torque, velocidade e potência de saída.

Diferentes tipos de motores elétricos, como motores de ímã permanente e de indução, apresentam designs e princípios operacionais variados. Ainda assim, todos eles dependem da interação entre campos magnéticos e correntes elétricas para gerar movimento.

Motores de indução

Motores de indução, também conhecidos como motores assíncronos, são um tipo de motor elétrico amplamente utilizado em veículos elétricos (EVs) por suas características únicas e vantagens.

Saiba mais sobre motores de indução.

Motores síncronos de ímã permanente

Motores síncronos são um tipo de motor elétrico também usado em veículos elétricos (EVs) para propulsão, mas funcionam de forma diferente dos motores assíncronos. Motores síncronos exigem uma conexão física entre o rotor e o estator, tipicamente por meio de ímãs permanentes, o que os torna distintos dos motores assíncronos, que dependem da indução eletromagnética.

Saiba mais sobre motores síncronos de ímã permanente.

Motor síncrono de rotor bobinado

Um motor síncrono de rotor bobinado, também conhecido como motor síncrono de anéis coletores, é um tipo de motor elétrico que combina características de motores síncronos e de motores de indução de rotor bobinado.

Saiba mais sobre motores síncronos de rotor bobinado.

O Inversor

O inversor é um componente crucial da unidade de acionamento de um veículo elétrico (EV). Ele é responsável por converter a corrente contínua (DC) armazenada na bateria do veículo em corrente alternada (AC), que é então usada para alimentar o motor elétrico que aciona as rodas do EV.

Saiba mais sobre o inversor.

Refrigeração do motor

A refrigeração é um aspecto importante do projeto de motores elétricos em veículos elétricos (EVs) para garantir desempenho, eficiência e confiabilidade ideais.

Saiba tudo sobre refrigeração

Engrenagens

Veículos elétricos (EVs) normalmente utilizam vários tipos de caixas de engrenagens em suas unidades de acionamento, dependendo do design específico e dos requisitos do automóvel.

Saiba tudo sobre engrenagens.

Configuração do motor

Veículos elétricos (EVs) podem usar várias configurações de motor dependendo do design específico e dos requisitos do automóvel. Algumas das configurações de motor típicas usadas em EVs incluem:

Configuração de motor único: Em uma configuração de motor único, um único motor elétrico é usado para impulsionar o veículo. Esse motor pode ser um motor síncrono de ímã permanente (PMSM) ou um motor assíncrono ou de indução (ASM). Ele aciona as rodas dianteiras ou traseiras do veículo.

Configuração de motor duplo: Dois motores elétricos são usados em uma configuração de motor duplo, tipicamente um para cada eixo ou roda. Essa configuração permite uma distribuição de torque mais precisa entre as rodas dianteiras e traseiras, possibilitando melhor controle de tração e desempenho aprimorado, especialmente em configurações de tração integral (AWD). Os motores podem ser PMSM, WRSM, ASM ou uma combinação.

Configuração tri-motor: Uma configuração tri-motor é semelhante ao design de motor duplo, mas com três motores elétricos em vez de dois. Essa configuração é rara e usada em modelos de alto desempenho como o Tesla Model S Plaid e o Audi SQ8 e-tron. Uma vantagem é a possibilidade de vetorização de torque.

Configuração quad-motor A configuração quad-motor tem um motor para cada roda. A seguir estão algumas das vantagens de ter quatro motores em um EV

Controle de tração preciso: Cada motor pode ajustar de forma independente o torque em cada roda, dependendo das condições da via e da entrada do motorista. Isso pode melhorar a estabilidade, a dirigibilidade e a segurança do veículo, especialmente em situações off-road e com neve. Por exemplo, o quad-motor do Rivian R1S pode usar um recurso chamado "tank turn" para girar no próprio lugar ao rotacionar as rodas de um lado em uma direção e as rodas do outro lado na direção oposta.
Vetorização de torque: Cada motor também pode variar o torque em cada roda para melhorar a direção e a capacidade de contornar curvas do veículo. Isso pode reduzir sobreesterço e subesterço, problemas comuns em veículos convencionais. A vetorização de torque também pode tornar o veículo mais ágil, responsivo e mais divertido de dirigir.

Alguns modelos com configuração quad-motor são

Abaixo, você vê o Rivian R1T Quad motor fazendo um "tank turn" com a configuração quad-motor.