Jak działa silnik elektryczny? Wyjaśniamy

Nie ma odwrotu – samochody elektryczne to przyszłość motoryzacji. Warto więc wiedzieć, na jakiej zasadzie działają i jak są zbudowane ich silniki. Najważniejsze informacje.

Jak działa silnik elektryczny materiały prasowe
Jak działa silnik elektryczny?

Już ponad 100 lat temu inżynierowie wiedzieli, że w silniku elektrycznym drzemie olbrzymi potencjał, ale dopiero dzisiaj rozwiązanie to zaczęło grać pierwszoplanową rolę w świecie motoryzacji. Największą zaletą jednostek zasilanych elektronami jest tzw. sprawność cieplna – to wartość mówiąca o tym, jaki procent energii z paliwa jest zamieniany na siłę napędową (reszta jest tracona w postaci np. ciepła). Silniki spalinowe osiągają sprawność do 40%, a elektryczne ponad 90%, różnica jest więc ogromna.

Budowa silnika elektrycznego jest prosta (patrz niżej), bo zamiast wału korbowego, tłoków, cylindrów oraz zaworów są tu stojan i wirnik, a energię dostarcza nie łatwopalna ciecz ze zbiornika paliwa, lecz energia elektryczna magazynowana w akumulatorach.

Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Jak działa silnik elektryczny

Zasada działania takiej jednostki napędowej okazuje się dość skomplikowana, dlatego w dużym skrócie: stojan to nieruchoma część zewnętrzna silnika, naszpikowana przewodami, które pod wpływem przepływającego przez nie prądu wytwarzają pole elektromagnetyczne. Wirnik z kolei to magnes (lub elektromagnes), umieszczony wewnątrz stojana, który pod wpływem odpychającego oddziaływania na siebie pól magnetycznych stojana i wirnika, jest wprawiany w ruch obrotowy. Wirnik jest jednocześnie wałem napędowym, a więc przesyła prosto do przekładni wytworzoną w ten sposób siłę napędową.

Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Jak działa silnik elektryczny?

Silnik elektryczny ma taką specyfikę, że w zależności od rodzaju dostarczanej energii zamienia energię elektryczną z akumulatora w mechaniczną (napędza koła), a otrzymując energię z drugiej strony, od kół, pracując jako prądnica, zamienia energię mechaniczną w elektryczną (to tzw. proces rekuperacji), która trafia do „baterii”. Chociaż kiedyś już o tym pisaliśmy, warto przytoczyć porównanie, że działa to tak, jakby za pomocą kręcenia wałem korbowym silnika spalinowego dało się wyprodukować benzynę. Przewaga silnika elektrycznego nad spalinowym okazuje się tu oczywista.

Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Jak działa silnik elektryczny?

Jednostka elektryczna jest niewielka i dość lekka, nawet w autach o dużej mocy – żeby zwiększyć moc, nie trzeba znacznie powiększać silnika, lecz wystarczy np. zwiększyć jego maksymalne obroty. Chociaż taka jednostka nie potrzebuje do pracy wielu podzespołów, np. układu smarowania czy elementów zapłonu, to również wymaga chłodzenia. Większość silników elektrycznych chłodzi się cieczą za pomocą umieszczonego w ich obudowie płaszcza wodnego. Ważny jest też moduł sterujący, czyli tzw. elektronika mocy. To jednostka zarządzająca przepływem energii elektrycznej w układzie napędowym, od skuteczności jej działania zależy m.in. zużycie energii przez silnik, a więc również zasięg samochodu elektrycznego.

Ten sam silnik, różne zadania

Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Łagodna hybryda Hybryda plug-in Samochód elektryczny

Zasada działania silnika elektrycznego jest taka sama w różnych rodzajach zelektryfikowanych aut, ale w każdym z nich silnik wykonuje nieco inne zadania. W autach określanych jako łagodne hybrydy, jak np. Skoda Octavia e-Tec, silnik elektryczny jest niewielki i nie napędza samochodu w pojedynkę, lecz odzyskuje energię podczas hamowania i wykorzystuje ją potem do wsparcia jednostki spalinowej podczas przyspieszania. W klasycznych hybrydach udział silnika elektrycznego jest większy, bo takie auta nawet przez 60-70 procent czasu poruszają się w trybie elektrycznym, ale jednostki te nie są zbyt mocne i bez uruchamiania spalinowej mogą „na raz” przejechać maksymalnie 2-3 kilometry.

Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
Jak działa silnik elektryczny?

Bardziej zaawansowane są hybrydy typu plug-in, czyli takie, w których montuje się akumulatory magazynujące znacznie więcej energii elektrycznej, dzięki czemu silnik elektryczny może napędzać samochód nawet przez 40-60 kilometrów. Pozwala też rozpędzić auto nawet do 140 km/h – bez uruchamiania jednostki spalinowej. Taki napęd ma np. Skoda Octavia iV. Finalną i najbardziej zaawansowaną formą wykorzystania silników zasilanych elektronami są oczywiście samochody w pełni elektryczne, jak np. Skoda Enyaq iV, które mogą mieć nawet dwie takie jednostki – jedną z przodu, drugą z tyłu.

Jak działa silnik elektrycznymateriały prasowe
W Skodzie Enyaq iV silnik znajduje się z tyłu; w wersji z napędem na cztery koła, montuje się drugi, tym razem z przodu

zobacz galerię