汽車上用到的直流電動(dòng)機(jī)有哪些

【專家解說(shuō)】：1 直流電動(dòng)機(jī) 有刷直流電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟。具有交流電機(jī)不可比擬的優(yōu)良控制特性。在早期開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車上多采用直流 電動(dòng)機(jī)，即使到現(xiàn)在，還有一些電動(dòng)汽車上仍使用直流電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。但由于存在電刷和機(jī)械換向器，不但限制了電機(jī)過(guò)載能力與速度的進(jìn)一步提高，而且如果長(zhǎng)時(shí) 間運(yùn)行，勢(shì)必要經(jīng)常維護(hù)和更換電刷和換向器。另外，由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比的進(jìn)一步提高。鑒于直流電動(dòng)機(jī)存在以上缺 陷，在新研制的電動(dòng)汽車上已基本不采用直流電動(dòng)機(jī)。 2 交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 2.1 交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本性能 交 流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用得最廣泛的電動(dòng)機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子采用硅鋼片疊壓而定子之間沒(méi)有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，經(jīng)久耐用。交流 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率覆蓋面很寬廣，轉(zhuǎn)速達(dá)到12000～15000r/min?？刹捎每諝饫鋮s或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，井能夠?qū)崿F(xiàn) 再生反饋制動(dòng)。與同樣功率的直流電動(dòng)機(jī)相比較，效率較高，質(zhì)量減輕一半左右，價(jià)格便宜，維修方便。 2.2 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng) 由 于交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)不能直接使用蓄電池供給的直流電，另外交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有非線性輸出特性。因此，在采用交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車上，需要應(yīng) 用逆變器中的功率半導(dǎo)體器件，將直流電變?yōu)轭l卒和幅值都可以調(diào)節(jié)的交流電來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交流三相電動(dòng)機(jī)的控制。主要有v/f控制法、轉(zhuǎn)差頻率控制法。 用 矢量控制法，對(duì)交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組交流電的頻率和輸入交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的端調(diào)控制，控制交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁通量和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)改變 交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩，來(lái)滿足負(fù)載變化特性的要求，并能夠獲得最高效率，從而使得交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)能夠在電動(dòng)汽車上得到廣泛應(yīng)用。 2.3 交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的不足 交 流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的耗電量較大，轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要保證對(duì)交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的冷卻，否則會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低， 使得變頻變壓裝置的輸入功率因數(shù)也較低，因此需要采用大容量的變頻變壓裝置。交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)本身，增加了 電動(dòng)汽車的成本[2-4]。另外，交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性也較差。 3 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī) 3.1永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的基本性能 永 磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種高性能的電動(dòng)機(jī)。它的最大特點(diǎn)就是具有直流電動(dòng)機(jī)的外特性而沒(méi)有刷組成的機(jī)械接觸結(jié)構(gòu)。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子，沒(méi)有勵(lì)磁損耗：發(fā) 熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)沒(méi)有換向火花，沒(méi)有無(wú)線電干擾，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠，維修簡(jiǎn)便。此外，它的轉(zhuǎn)速不受機(jī) 械換向的限制，如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承，可以在每分鐘高達(dá)幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)運(yùn)行。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高的效率，在電動(dòng)汽車 中有著很好的應(yīng)用前景。 3.2 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng) 典型的永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種準(zhǔn)解耦矢量控制系統(tǒng)，由于 永磁體只能產(chǎn)生固定幅值磁場(chǎng)，因而永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)非常適合于運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域，一般采用電流滯環(huán)控制或電流反饋型SPWM法來(lái)完成。為進(jìn)一步擴(kuò)充 轉(zhuǎn)速，永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也可以采用弱磁控制。弱磁控制的實(shí)質(zhì)是使相電流相位角超前，提供直軸去磁磁勢(shì)來(lái)削弱定子繞組中的磁鏈。 3.3 永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的不足 永 磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)受到永磁材料工藝的影響和限制，使得永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。永磁材料在受到振動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用 時(shí)，其導(dǎo)磁性能可能會(huì)下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動(dòng)機(jī)的性能，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，在使用中必須嚴(yán)格控制，使其不發(fā)生過(guò)載。永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在 恒功率模式下，操縱復(fù)雜，需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，從而使得永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)造價(jià)很高。 4 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī) 4.1 開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的基本性能 開(kāi) 關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是一種新型電動(dòng)機(jī)，該系統(tǒng)具有很多明顯的特點(diǎn)：它的結(jié)構(gòu)比其它任何一種電動(dòng)機(jī)都要簡(jiǎn)單，在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒(méi)有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定 子上有簡(jiǎn)單的集中繞組，繞組的端部較短，沒(méi)有相間跨接線，維護(hù)修理容易。因而可靠性好，轉(zhuǎn)速可達(dá)15000 r/min。效率可達(dá)85%～93%呢，比交 流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)要高。損耗主要在定子，電機(jī)易于冷卻；轉(zhuǎn)子元永磁體，調(diào)速范圍寬，控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩一速度特性，而且在很廣的范圍內(nèi)保持 高效率。更加適合電動(dòng)汽車動(dòng)力性能要求。