いつのまにか電動駆動の時代。
モーターと向き合う。
モーターを理解する。
モーターなんて大学で単位とるために電気強電の基礎工学を習ったくらい。
鉄ちゃんじゃないのでモーター＝ラジコン＝ミニ四駆＝マブチモーターの印象。
で色々と確認していくとこんな感じらしい。
難しいことは書くのめんどい省略！
間違ってたらごめんです。
前回ブログで起承転結でいう転結を先に書いてしまったような。
出力と効率とで効率を先にかいてしまった。
EVやHVで使われている同期モーターで同出力のガソリン内燃機関と比較。
モーターは
モーター内部でコイルと磁性体との吸引力反発力を回転方向のみで発生させて
電気エネルギー→磁気エネルギー→機械エネルギーに無駄なく変換なので
変換効率が高い。
低回転のトルクがとても高い。
０回転からトルクを発生できる。
有効回転幅が広くて高出力域も広い。
電気磁気の反応なので反応遅延時間がほぼない。
内燃機関は機械構造上の損失、燃焼、吸排気の制限で中低回転域のトルクが低い。
構造上の問題は
上下運動と回転運動の変換が必要。
１サイクル４工程（2回転）のうち1工程（半回転）でしか回転エネルギーが発生しないので他の３工程で必要な回転エネルギーを補填する必要が。
ピストンの上下ストロークに制限があるので
ピストンが一番下に降りてもまだ膨張力が残っていて
排気で膨張継続中のエネルギーを捨ててる。
燃焼では排ガス規制や燃焼温度とかで燃料の燃焼方法に制限が。
吸排気では細い面積口で吸気して膨張継続中のガスを排気するので抵抗が。
上下運動と回転運動の変換は負担が大きいので回転数上限が低い。
他には０回転トルクが発生できない・・・極低回転トルクがない。
燃料の燃焼や膨張する時間速度はほぼ固定なので弱くピストンを押し下げる（低トルク、低回転）のは効率が悪い。
燃焼膨張の調整で回転数を上下するので反応遅延時間が大きい。
・・・と色々な箇所で複雑にマイナス要因が。
過給機で補填することで中低回転トルクはいくらか回復も。
そしてギアを多段用意することでモーターに匹敵するトルクカーブを実現してると。
でもモーターも万能ではない。
回転数が低くなるにしたがって大トルクが発生。
これにはモーター内部のコイル、磁性体、軸周りの耐久性に難ありなので
モーターは電力制御で低回転のトルクを一定量でカットしている。
モーターを高回転にするには高周波の電力を使用することに。
モーター内部で高周波の電力、磁力の向きが切り替わると切り替わりの速さに対して内部で抵抗損失が発生する。
この特性で高回転では入力電力に対してモーターが発生するトルクが僅かに減衰することに。
なのでモーターのトルクや最大出力について
低回転はトルクカットで最大トルク一定、出力は０から最大に右上がり。
中回転はトルクと回転数が反比例で最大出力一定。
高回転はトルク徐々に減衰（出力も徐々に減衰）。
となる。
またモーターは電気エネルギー→機械エネルギーの変換効率が高いが故に
トルクと回転数が反比例な関係に。
※モーターへの電気エネルギー量が固定だと回転数が増えると1回転分のエネルギーが減っていくので。
この反比例な関係が故にギアを2段用意して
ローギア高回転域でトルクが減衰しているのを
ハイギア中回転域で補っても１０％くらいの改善しかならない。
なので大型モーターの電動車には高速用の可変ギアがほぼない。
モーター駆動車は多段ギアで高速の効率をあまり良くできない。
こんな感じかな。
Posted at 2021/02/28 00:03:07 | |
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