Zasada działania i trendy rozwoju silników elektrycznych

Silniki elektryczne, które zamieniają energię elektryczną na energię mechaniczną, można znaleźć w wielu zastosowaniach, w tym w zastosowaniach przemysłowych, transporcie, produktach konsumenckich i zastosowaniach medycznych. Biorąc pod uwagę wiele typów silników elektrycznych, można śmiało powiedzieć, że zasada konwersji energii elektrycznej jest podobna dla wszystkich silników, a mianowicie indukcja magnetyczna.

Silnik prądu przemiennego (AC) jest prostym silnikiem, w którym znajduje się uzwojenie stojana pod napięciem, wytwarzające obrotowe pole magnetyczne w nieruchomej części rdzenia. Obrotowe pole magnetyczne indukuje prąd w wirniku, który wytwarza moment obrotowy w wirniku z interakcji prądu wirnika i pola magnetycznego stojana, co zapewnia napęd wirnika do obrotu. Silniki prądu stałego (DC) zmieniają kierunek prądu wirnika w określonych punktach za pomocą komutatora, tak aby wytwarzał ciągłą siłę obrotową na wirniku, co tworzy stałą, ustaloną prędkość maszyny.

W miarę jak nasze społeczeństwo staje się bardziej zaawansowane technologicznie, projekty silników również stają się bardziej zoptymalizowane, rozwijając wysoką wydajność i energooszczędne silniki, w tym silniki synchroniczne z magnesami trwałymi, silniki bezszczotkowe prądu stałego i silniki reluktancyjne przełączane, które dobrze konkurują i są energooszczędne, mają dobrą reakcję dynamiczną i stosunek mocy do masy w pojazdach elektrycznych, inteligentnej produkcji i systemach energii odnawialnej.

W dalszym rozwoju technologii silników pojawi się kilka możliwości, a ważne kierunki to:

1. Wysoka wydajność i oszczędność energii: Widzimy wzrost wydajności silników, a tym samym zmniejszenie ilości zużywanej energii i pomoc w osiągnięciu celów neutralności węglowej.

2. Inteligentne sterowanie: Silniki mogą mieć zintegrowane czujniki i systemy sztucznej inteligencji, aby uczynić je inteligentną maszyną, która może reagować na sytuacje i potencjalne konserwacje predykcyjne.

3. Integracja i waga: Nowe materiały i procesy produkcyjne umożliwią konstrukcje silników o większej gęstości mocy i mniejszych gabarytach, które można również zaprojektować w celu zmniejszenia wynikającej z tego wagi.

4. Zrównoważony rozwój środowiskowy: Silniki mogą integrować zrównoważone i nadające się do recyklingu materiały z mniejszą ilością odpadów podczas produkcji i użytkowania.

Ponieważ nowoczesny przemysł w dużym stopniu opiera się na silnikach elektrycznych jako istotnym źródle energii w systemach, silniki będą odgrywać coraz większą rolę w przyszłych trendach w kierunku inteligentnego i zrównoważonego rozwoju.