几种驱动电动机的比较

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消弧消谐柜动汽车用电机的比较与选择
电动汽车驱动电动机通常要能够频繁的启动停车、加速减速,低速或爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,并要求变速范围大而工业驱动电机通常优化在额定的工作点。因此,电动汽车驱动电动机比较独特,应
单独归为一类。它们在负载要求、技术性能以及工作环境等方面的主要区别归纳如下
电动汽车驱动电动机需要有一倍的过载转矩以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求而工业驱动电动机只要求有倍的过载转矩就可以了电动汽车驱动电动机的最高转速要求达到在公路上巡航时基速的一倍,工业驱动电动机只要求达到恒功率时基速的倍电动汽车驱动电动机应根据车型与驾驶员的驾驶习惯进行设计而工业驱动电动机通常只根据典型的工作模式进行设计即可.
电动汽车驱动电动机要求有高的功率密度和好的效率图在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率,从而能够降低车重,延长继驶里程而工业驱动电动机通常对功率密度、效率及成本进行综合考虑,在额定工作点附近对效率进行优化.为使多电动机协调运行,要求电动汽车驱动电动机可控性高、稳态精度高、动态性能好而工业驱动电动机只有某一种特定的性能要求.电动汽车驱动电动机往往被装在机动车上,空间小,工作在高温、坏天气及频繁震动等恶劣
的工作条件下而工业驱动电动机通常在某个固定的位置工作.反应容器
电动汽车用电机的比较与选择
高功率密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是混合动力汽车的心脏,又是混合动力汽车研制的关键技术之一。目前,可用于混合动力电驱动系统的主要有直流电机系统、感应电机系统、无刷直流电机系统、永磁同步电机系统、开关磁阻电机系统。
直流电机驱动系统
由于直流电动机励磁绕组的磁场与电枢绕组的磁场是垂直分布的,因而其控制原理非常简单。通过用永磁材料代替直流电动机的励磁绕组,由于有效地利用了径向空间,从而可使电动机的定子直径大大减小。由于永磁材料的磁导率较小,因而电枢反应减小,互感增加。但是直流电动机的主要问题是,由于有换向器和电刷,这使得它的可靠性降低,且需要定期维护。不过,由于技术成熟和控制简单,直流电动机一直在电驱动领域有着突出的地位。实际上,串励、并励、他励和永磁等各种直流电动机目前在电动汽车上都有应用。
异步电机驱动系统
由于感应电动机低成本、高可靠性及免维护等特性,因而在电动汽车驱动电动机领域里,它是应用很广的一种无换向器电动机。但传统的变频变压控制技术等,不能使感应电动机
满足所要求的驱动性能。主要原因在于它的动态模型的非线性。随着微机时代的到来,采用矢量控制法控制感应电动机可以克服由于其非线性带来的控制难度。矢量控制也称为解祸控制。不过,采用矢量控制的电动汽车感应电动机在轻载及有限的恒功率工作区域运行时效率较低。
异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠,低转矩脉动,低噪声,不需要位置传感器,转速极限高。异步电机矢量控制技术调速技术比较成熟,使得异步电机驱动系统具有明显的优势,因此被较早应用于电动汽车的驱动系统。目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品尤其在美国,但已被其它新型无刷永磁牵引电机驱动系统逐步取代。最大缺点是驱动电路复杂,成本高相对永磁电机而言,异步电机效率和功率密度偏低。tm2005
永磁同步电机驱动系统
永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构,由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围,发展前景十分广阔,在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者,己在国内外多种电动车辆中获得应用。
用永磁材料代替传统同步电动机的励磁绕组,永磁同步电动机就能去掉传统的电刷、滑环以及励磁绕组的铜损。永磁同步电动机由于采用正弦交流电及无刷结构,也被称为永磁无
刷交流电动机或正弦永磁无刷电动机。由于这种电动机实质上是同步电动机,它们不经电磁转换就可以通过正弦交流电或脉宽调制方式使其运行。当永磁体嵌在转子表面时,由于永磁材料的磁导率与空气相似,因而这种电动机的运行特性与非凸极同步电动机一样。如果把永磁体埋入转子的磁路中,凸极就会产生附加的磁阻转矩,从而使电动机的恒功率区域有更宽的转速范围。如果有意利用转子的凸极,而去掉励磁绕组或永磁体,就可得到同步磁阻电动机,其结果简单,成本低廉,但输出功率相对较低。和感应电动机一样,永磁同步电动机通常也采用矢量控制方法以满足电动汽车电动机驱动的高性能要求。由于其本身的高能量密度与高效率,它在电动汽车的应用领域与感应电动机相比有较大的竞争优势。
无刷直流电机驱动系统
木醋通过改变永磁直流电动机定子和转子的位置,就可得到永磁无刷直流电动机。“直流”并不指直流电动机,实际上,这种电动机采用交流方波供电,因此也称为永磁无刷方波电动机。这种电动机最明显的好处是去掉了电刷,
从而也排除了由电刷引起的许多问题另一个优点是能产生较大的转矩,因为它的方波电流和磁场是垂直的。而且,这种无刷结构使电枢绕组具有更代表性的区域。由于通过整个结
构的热传导有了改善,电负荷的增加可产生更
高的功率密度。与永磁同步电动机不同的是,这种永磁无刷直流电动机通常装有转轴位置传感器。
开关磁阻电机驱动系统
开关磁阻电机基本上是由可变磁阻步进电动机直接衍生而来。开关磁阻电动机具有结构简单,制造成本低廉,转矩转速特性好等优点,适合于电动汽车驱动。虽然它的结构简单,但决不意味着其设计和控制也简单。由于其
磁极端部的严重磁饱和以及磁极和沟槽的边缘效应,使其设计和控制非常困难和精细。而且,经常引起噪声问题。
油箱设计永磁混合电动机驱动系统
永磁混合电动机包括永磁和磁阻混合、永磁和磁滞混合以及永磁和励磁绕组混合。第一种,把永磁体嵌入转子的磁回路中,永磁同步电动机同时产生永磁转矩和同步磁阻转矩。另外,如果把永磁体和开关磁阻结构结合起来,
就产生了另一种永磁和磁阻混合的电动机,这就是所谓的双凸极永磁电动机。第二种,综合利用永磁转矩和磁滞转矩的新型永磁混合电动机,它把永磁体嵌入磁滞环内表面的槽中,
这种磁滞混合电动机具有启动转矩高,运行平稳且安静等独特优点,适用于电动汽车。第三种,把永磁体置于转子内,直流励磁绕组放在内定子上,通过控制励磁电流的大小和方向,很容易调节电动机的气隙磁通,这样,就容易得到满足电动汽车驱动要求的转矩转速特性。
根据以上几种电机驱动系统的介绍,结合电动汽车驱动电机的要求,可以看到,永磁同步电机由于其不需经电磁转换便可以通过正弦交流电或脉宽调制方式使其运行,控制相对感应电机简单,而且有附加磁阻转矩,恒功率
区调速范围更宽。适用于感应电机的先进控制技术也同样适用于永磁同步电机。在车体有限的空间里,永磁电机可以做到较高的功率密度且结构简单,工作稳定。加上我国永磁材料丰富,己开发出高剩磁密度和高矫顽力的永磁
材料应用于电机。所以,本论文采用永磁同步电机作为混合动力汽车驱动电机进行研究。
偏心轮机构

本文发布于:2023-05-20 23:02:16,感谢您对本站的认可!

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