Двигатели электромобилей незаслуженно игнорируют: они проще ДВС, поэтому и говорят о них редко. Но вообще-то здесь идёт своя конкуренция, примерно как между дизелями и бензиновыми моторами.
Но начнём с общих черт: все серийные электромобили используют двигатели переменного тока. Это кажется удивительным, ведь батареи выдают постоянный ток, но классические моторы постоянного тока не подходят для высоких мощностей электромобилей. Переменный ток генерируется в специальном устройстве — инверторе. Во всех моторах он подаётся на обмотки статора и генерирует вращающее магнитное поле, которое увлекает за собой ротор. А дальше начинаются различия.
Tesla использовала асинхронные моторы с первой модели — с Tesla Roadster 2008 года. В таких моторах ротор всегда вращается чуть медленнее магнитного поля, потому что иначе прекратится самовозбуждение его проводников. Такие моторы очень просты и потому популярны: те оребрённые штуковины, что вы найдете на любом предприятии, как правило являются асинхронными моторами. Ротор у них не имеет собственного электропитания, как нет на нём скользящих контактов или катушек. Ротор зачастую напоминает решетчатый цилиндр, за что получил название «беличья клетка». С точки зрения механики это сплошной кайф, и, скорее всего, поэтому Tesla выбрала эту простейшую конструкцию. И да, к созданию таких моторов приложил руки Никола Тесла, так что Tesla было не отвертеться.
Кстати, в отличие от промышленных асинхронных моторов, которые работают с частотами, близкими к 50 Герцам или кратным (3000 об/мин, 1500 об/мин, 750 об/мин), инвертор электромобиля генерирует вращающее поля с любой частотой, условно, от 1 до 20 000 об/мин.
Tesla не одинока: асинхронные моторы использует, например, Audi на некоторых моделях семейства e-tron (Q8). Но в целом такие двигатели не очень популярны по двум причинам: у них чуть ниже эффективность и невысок стартовый момент (тот самый, что позволяет электромобилю обходиться без коробки передач).
Китайские марки и масса европейских используют моторы на постоянных магнитах, которые относятся к синхронным: то есть у них ротор и поле вращаются с одной частотой. По моим прикидкам, две трети современных электромобилей имеют именно такие моторы, потому что они экономичны, тяговиты и также сравнительно просты. Магнитное поле ротора в них создаётся постоянными магнитами на основе неодима или самария, и в этом их главный минус. Такие магниты дороги, цепочки поставок не всегда стабильны (политика и всё такое), а при сильном перегреве они могут терять магнитные свойства. Кроме того, на больших частотах возникает обратная ЭДС, но эту проблему решили за счёт использования комбинированного принципа: по мере раскрутки они переходят в особый режим, использующий магнитное сопротивление самого ротора (моторы IM + SynRM).
Такие моторы применяет и Tesla: полноприводные модели у неё зачастую имеют разные типы двигателей на осях, используя лучшее от обеих концепций. Даже в новом Cybertruck используется моторная полигамия.
Но есть ещё третий тип моторов, который любит BMW и Renault. Их принцип очень похож на моторы с постоянными магнитами, только в роторе вместо них используются катушки (то есть переменные магниты). И да, это требует электропитания ротора, а значит, скользящих контактов-щёточек, как в самых простейших моторах постоянного тока. Казалось бы, схема нелогичная, ведь добавляется узел, подверженный износу. Зато нет зависимости от поставок магнитов.
Но в целом электромобильный мир склоняется к моторами на постоянных магнитах. Такие стоят в «Москвиче-3е» (на базе JAC JS4), Zeekr 001, Porsche Taycan, Evolute i-Pro, Volkswagen ID.4 и так далее. По совокупности характеристик такие моторы лучше, а что до цены, для электромобиля проблемой является стоимость батарей, а не двигателей.
В ближайших выпусках: тест-драйв Zeekr 001, обзор самых дальнобойных электромобилей, а ещё — о грядущей революции в аккумуляторах (возможно, уже в 2024 году).
