Feldsvækkelse (field weakening): Muliggør højere hastighed, selv når spændingen er begrænsende

Hver motor med permanentmagneter har en maksimal "naturlig" hastighed, som er fastsat af batterispændingen. Afmagnetisering, ofte kaldet ved sit engelske navn field weakening, gør det muligt at overskride denne hastighed uden at skulle skifte batteri eller motor. Det er en kraftfuld indstilling, som er populær i racing, men som har en pris og risici, som man bør være opmærksom på.

Hvorfor begrænses en motor?

En elektromotor med permanentmagneter fungerer også som en generator: når den roterer, producerer den en spænding, kaldet den modvirkende elektromotoriske kraft, som er proportional med dens hastighed. For at få strøm til at løbe gennem motoren, skal styreenheden tilføre en spænding, der er højere end den, motoren selv producerer.

Når hastigheden stiger, nærmer spændingen, der produceres af motoren, sig spændingen fra batteriet. Controlleren kan ikke længere levere strøm, og dermed moment: hastigheden når et maksimum. Dette maksimum beregnes ud fra motorens hastighedskonstant, Kv, og batterispændingen. Se vores guide om Kv, Kt og poler.

Princippet bag "defluxing"

I en vektorstyring (også kendt som FOC), opdeles motorens strøm i to dele: strømmen q, som genererer drejningsmoment, og strømmen d, som er justeret i forhold til magneterne. Normalt holdes strømmen d på nul.

For at reducere fluxen, injicerer controlleren en negativ strøm. Den skaber et felt, der er modsat magneternes felt, hvilket reducerer spændingen, som motoren producerer ved samme hastighed. Controlleren kan igen tilføre strøm q, og dermed moment, og motoren overskrider sin tidligere grænse.

Udtrykket er misvisende: magneterne bliver ikke svækket. Det er deres effekt, set fra spolerne, der kompenseres for, så længe strømmen løber.

Hvad det koster

• Strøm uden moment: I en motor med overflademonterede magneter bidrager ikke strømmen "d" til momentet. Den adderes til den samlede strøm, hvilket resulterer i øget varme i motoren og controlleren.
• Om effektivitet: Ved høje hastigheder og under kraftig belastning, går en stigende mængde energi tabt som varme. Dette resulterer i en reduceret rækkevidde.
• En delt strømbegrænsning: Den samlede strøm til motoren forbliver begrænset. Jo mere strøm der bruges til demagnetisering, jo mindre er der til rådighed til at generere moment.

Induktionsmotorer med indvendige magneter (IPM) er bedre til at håndtere demagnetisering, fordi strømmen også bidrager til drejningsmomentet. Dette er en af grundene til deres succes i bilindustrien: se vores guide om IPM- og SPM-motorer.

Den primære risiko: Afbrydelse ved høj hastighed

Ved deceleration (nedbremsning) roterer motoren hurtigere end sin naturlige hastighed: spændingen, som den ville producere uden strømmen "d", overstiger batteriets spænding. Hvis controlleren pludselig afbryder strømmen (på grund af en fejl, beskyttelse eller strømtab), forsvinder strømmen "d", og denne spænding opstår pludselig ved motorens terminaler.

Motoren fungerer i dette tilfælde som en generator, der sender strøm tilbage til batteriet via controllerens bro, hvilket kan medføre en kraftig opbremsning og en spænding, der kan overstige, hvad transistorerne eller batteriet kan håndtere. Derfor er det vigtigt at have en vis sikkerhedsmargin i spændingen, og derfor justeres "defluxingen" forsigtigt.

Afmontering eller for høj spænding?

For at opnå højere hastighed, har vi to muligheder: at øge strømforsyningen (defluxing) eller at øge batterispændingen. En højere spænding øger ydeevnen uden ekstra strøm, hvilket betyder ingen overophedning eller tab af effektivitet, men det kræver et batteri, en controller og ofte et BMS (Battery Management System), der er kompatible. Defluxing kræver kun en justering, men det går ud over varmeudvikling og batterilevetid. På en racer-model kombineres disse ofte. For batterier, se vores batterier til elektriske scootere.