電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)研究與分析(編輯修改稿)
2024-07-20 14:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動(dòng)機(jī)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(jiǎn)單堅(jiān)固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個(gè)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(guān)磁阻電機(jī)、功率變換器、控制器與位置檢測(cè)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(cè)器則安裝在電機(jī)的一端。 圖表 7開關(guān)磁阻電機(jī) 開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。使的開關(guān)磁阻電機(jī)存在許多潛在的領(lǐng)域，在各種需要調(diào)速和高效率的場(chǎng)合均能得到廣泛使用（電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)、通用工業(yè)、家用電器、紡織機(jī)械、電力傳動(dòng)系統(tǒng)等各個(gè)領(lǐng)域）。 ◆ 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有繞組和磁鐵。 ◆ 電機(jī)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(jī)容易冷卻。效率高，損耗小。 ◆ 轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，只需單方相繞組電流，每相一個(gè)功率開關(guān)，功率電路簡(jiǎn)單可靠。 ◆ 轉(zhuǎn)子上沒有電刷結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適用于高速驅(qū)動(dòng)。 ◆ 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)各種再生制動(dòng)能力。 ◆ 并具頻繁啟動(dòng)（1000次／小時(shí)），正向反向運(yùn)轉(zhuǎn)的特殊場(chǎng)合使用。 ◆ 且啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，低速時(shí)更為突出。 ◆ 電機(jī)的繞組電流方向?yàn)閱畏较?，電力控制電路?jiǎn)單，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。 ◆ 可通過機(jī)和電的統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)滿足各種特殊使用要求。開關(guān)磁阻電機(jī)最初的應(yīng)用領(lǐng)域就是電動(dòng)車。目前電動(dòng)摩托車和電動(dòng)自行車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要有永磁無刷及永磁有刷兩種，然而采用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)高能量密度和系統(tǒng)效率為關(guān)鍵指標(biāo)時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)變?yōu)槭走x對(duì)象。 SRD開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運(yùn)行，并且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)四象限控制。這些特點(diǎn)使SRD開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)很適合電動(dòng)車輛的各種工況下運(yùn)行，是電動(dòng)車輛中極具有潛力的機(jī)種。SRD的最大特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大；此外，相對(duì)永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；另一個(gè)缺點(diǎn)是要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)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(shì)之一。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）開關(guān)磁阻電機(jī)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(dòng)系統(tǒng)難以達(dá)到的。這種特性對(duì)電動(dòng)車的運(yùn)行情況尤為適合，有利于提高電動(dòng)車的續(xù)駛里程。 （2）開關(guān)磁阻電機(jī)很容易通過采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗院拖到y(tǒng)設(shè)計(jì)滿足電動(dòng)車四象限運(yùn)行的要求，并且還能在高速運(yùn)行區(qū)域保持強(qiáng)有力的制動(dòng)能力。 ?。?）開關(guān)磁阻電機(jī)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(jī)體積和重量。 ?。?）通過調(diào)整開通角和關(guān)斷角，開關(guān)磁阻電機(jī)完全可以達(dá)到它激直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(yùn)行特性的要求。 ?。?）開關(guān)磁阻電機(jī)無論電機(jī)還是功率變換器都十分堅(jiān)固可靠，無需或很少需要維護(hù)，適用于各種惡劣、高溫環(huán)境，具有良好的適應(yīng)性。永磁無刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介 永磁無刷直流電機(jī)由電動(dòng)機(jī)主體和驅(qū)動(dòng)器組成，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品?！ ∮来艧o刷電機(jī)是指無電刷和換向器(或集電環(huán))的電機(jī)，又稱無換向器電機(jī)。早在上世紀(jì)誕生電機(jī)的時(shí)候，產(chǎn)生的實(shí)用性電機(jī)就是無刷形式，即交流鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，異步電動(dòng)機(jī)有許多無法克服的缺陷，以致電機(jī)技術(shù)發(fā)展緩慢。本世紀(jì)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(jī)就應(yīng)運(yùn)而生了。這種新型無刷電機(jī)稱為電子換向式直流電機(jī)，它克服了第一代無刷電機(jī)的缺陷。體積小、效率高, 屬靜態(tài)電機(jī)，空載電流小圖表 8永磁無刷直流電機(jī) 電子換向來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械換向，性能可靠、永無磨損、故障率低，壽命比有刷電機(jī)提高了約6倍，代表了電動(dòng)車的發(fā)展方向價(jià)格高，控制器要求高； 低速起動(dòng)時(shí)有輕微振動(dòng)，如速度加大換相頻率增大，就感覺不到振動(dòng)現(xiàn)象了； 易形成共振，因?yàn)槿魏我患|西都有一個(gè)固有振動(dòng)頻率，如果無刷電機(jī)的振動(dòng)頻率與車架或塑料件的振動(dòng)頻率相同或接近時(shí)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(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車有時(shí)會(huì)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(jī)具有響應(yīng)快速、較大的起動(dòng)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(jī)的優(yōu)點(diǎn)也正是它的缺點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姍C(jī)要產(chǎn)生額定負(fù)載下恒定轉(zhuǎn)矩的性能，則電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)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(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花、碳粉因此除了會(huì)造成組件損壞之外，使用場(chǎng)合也受到限制。交流電機(jī)沒有碳刷及整流子，免維護(hù)、堅(jiān)固、應(yīng)用廣，但特性上若要達(dá)到相當(dāng)于直流電機(jī)的性能須用
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