電動汽車驅(qū)動電機研究與分析(編輯修改稿)
2025-07-20 14:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡單堅固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高。主要有開關磁阻電機、功率變換器、控制器與位置檢測器四部分組成?？刂破鲀?nèi)包含控制電路與功率變換器，而轉(zhuǎn)子位置檢測器則安裝在電機的一端。 圖表 7開關磁阻電機 開關磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)。使的開關磁阻電機存在許多潛在的領域，在各種需要調(diào)速和高效率的場合均能得到廣泛使用（電動車驅(qū)動、通用工業(yè)、家用電器、紡織機械、電力傳動系統(tǒng)等各個領域）。 ◆ 其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，電機的轉(zhuǎn)子沒有繞組和磁鐵。 ◆ 電機轉(zhuǎn)子無永磁體，允許較高的溫升。由于繞組均在定子上，電機容易冷卻。效率高，損耗小。 ◆ 轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關，只需單方相繞組電流，每相一個功率開關，功率電路簡單可靠。 ◆ 轉(zhuǎn)子上沒有電刷結(jié)構(gòu)堅固，適用于高速驅(qū)動。 ◆ 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，有較高轉(zhuǎn)矩慣量比。 ◆ 調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實現(xiàn)各種再生制動能力。 ◆ 并具頻繁啟動（1000次／小時），正向反向運轉(zhuǎn)的特殊場合使用。 ◆ 且啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩大，低速時更為突出。 ◆ 電機的繞組電流方向為單方向，電力控制電路簡單，具有較高的經(jīng)濟性和可靠性。 ◆ 可通過機和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設計滿足各種特殊使用要求。開關磁阻電機最初的應用領域就是電動車。目前電動摩托車和電動自行車的驅(qū)動電機主要有永磁無刷及永磁有刷兩種，然而采用開關磁阻電機驅(qū)動有其獨特的優(yōu)勢。當高能量密度和系統(tǒng)效率為關鍵指標時，開關磁阻電機變?yōu)槭走x對象。 SRD開關磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)的電機結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運行，并且驅(qū)動電路簡單成本低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，而且可以方便地實現(xiàn)四象限控制。這些特點使SRD開關磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)很適合電動車輛的各種工況下運行，是電動車輛中極具有潛力的機種。SRD的最大特點是轉(zhuǎn)矩脈動大，噪聲大；此外，相對永磁電機而言，功率密度和效率偏低；另一個缺點是要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復雜性，降低了可靠性。因此無傳感器的SRD也是未來的發(fā)展趨勢之一。其優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ?。?）開關磁阻電機不僅效率高，而且在很寬的功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能保持高效率，這是其它類型驅(qū)動系統(tǒng)難以達到的。這種特性對電動車的運行情況尤為適合，有利于提高電動車的續(xù)駛里程。 ?。?）開關磁阻電機很容易通過采用適當?shù)目刂撇呗院拖到y(tǒng)設計滿足電動車四象限運行的要求，并且還能在高速運行區(qū)域保持強有力的制動能力。 （3）開關磁阻電機有很好的散熱特性，從而能以小的體積取得較大的輸出功率，減小電機體積和重量。 ?。?）通過調(diào)整開通角和關斷角，開關磁阻電機完全可以達到它激直流電機驅(qū)動系統(tǒng)良好的控制特性，而且這是一種純邏輯的控制方式，很容易智能化，從而能通過重新編程或替換電路元件，方便地滿足不同運行特性的要求。 ?。?）開關磁阻電機無論電機還是功率變換器都十分堅固可靠，無需或很少需要維護，適用于各種惡劣、高溫環(huán)境，具有良好的適應性。永磁無刷直流電機簡介 永磁無刷直流電機由電動機主體和驅(qū)動器組成，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。 永磁無刷電機是指無電刷和換向器(或集電環(huán))的電機，又稱無換向器電機。早在上世紀誕生電機的時候，產(chǎn)生的實用性電機就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動機，這種電動機得到了廣泛的應用。但是，異步電動機有許多無法克服的缺陷，以致電機技術(shù)發(fā)展緩慢。本世紀中葉誕生了晶體管，因而采用晶體管換向電路代替電刷與換向器的直流無刷電機就應運而生了。這種新型無刷電機稱為電子換向式直流電機，它克服了第一代無刷電機的缺陷。體積小、效率高, 屬靜態(tài)電機，空載電流小圖表 8永磁無刷直流電機 電子換向來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械換向，性能可靠、永無磨損、故障率低，壽命比有刷電機提高了約6倍，代表了電動車的發(fā)展方向價格高，控制器要求高； 低速起動時有輕微振動，如速度加大換相頻率增大，就感覺不到振動現(xiàn)象了； 易形成共振，因為任何一件東西都有一個固有振動頻率，如果無刷電機的振動頻率與車架或塑料件的振動頻率相同或接近時就容易形成共振現(xiàn)象，但可以通過調(diào)整將共振現(xiàn)象減小到最小程度。所以采用無刷電機驅(qū)動的電動車有時會發(fā)出一種嗡嗡的聲音是一種正常的現(xiàn)象。 永磁無刷直流電機具有響應快速、較大的起動轉(zhuǎn)矩、從零轉(zhuǎn)速至額定轉(zhuǎn)速具備可提供額定轉(zhuǎn)矩的性能，但直流電機的優(yōu)點也正是它的缺點，因為直流電機要產(chǎn)生額定負載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場須恒維持90176。，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。交流電機沒有碳刷及整流子，免維護、堅固、應用廣，但特性上若要達到相當于直流電機的性能須用
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