《【2017年整理】电动车电机的类型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】电动车电机的类型（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录一、 .1电动汽车对牵引电动机的要求 .2二、 .2直流牵引电动机 .2三、 .3鼠笼式交流异步电动机 .3四、 .4永磁无刷直流电动机 .4五、 .5开关磁阻电动机 .4六、 .6正在研发的新的电动汽车牵引电机 .5七、 .7结束语 .6电动机内容提要：本文简要介绍电动汽车常用牵引电动机的种类、结构、工作原理、特点以及控制系统。关键词：电动汽车 牵引电动机 种类 原理 结构 控制特点当前，汽车给城市污染带来的问题越来越突出，为致力于解决此问题，高效率、低排放的电动汽车正受到高度重视。大力开发电动汽车将成为必然趋势，而城市车辆和轿车是优先向电动化发展的汽车种类。自 1996年来，已有 3种
2、类型的电动汽车问世，即纯电动汽车 、混合动力电动汽车以及燃料电池电动汽车。电动汽车虽然种类不一，但所用的牵引电机基本上大同小异。电动汽车在不同时期采用了不同的牵引电机。最早采用的是直流牵引电机。随着电子技术和自动控制技术的发展，交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机显示出比直流电动机更为优越的性能，这些电动机正在逐步取代直流电动机。1 电动汽车对牵引电动机的要求电动汽车所用牵引电动机应具有较大的调速范围，高效、低耗，各种配套的控制装置的重量要尽可能轻，系统噪声要低。另外，还要求可靠性好、耐高温及耐潮、结构简单、适合于大批量生产、使用维修方便、价格便宜等。在电动汽车所用各种牵引电动机中，直流电动
3、机效率低、可靠性差、重量大；交流异步牵引电动机结构简单、运行可靠；永磁电动机和开关磁阻电动机相对应的性能也都较直流电动机优越，它们的基本性能比较见表 1。2 直流牵引电动机较早开发的电动汽车上多采用直流牵引电动机，即使现在，还有一些电动汽车上仍然还采用直流电动机驱动。2.1 直流牵引电动机结构直流牵引电动机有转子电枢绕组和定子励磁绕阻、机座和电刷换向装置等主要部件组成。串激式直流电动机的电枢绕组和励磁绕组串联，而它激式直流电动机的励磁绕组和电枢绕组是分开的。2.2 直流电动机工作原理直流电动机接上直流电源后，励磁绕组将有励磁电流通过，建立磁场。这磁场在空间固定不动，当电枢绕组经电刷和换向器的滑
4、动接触而通过电流时，受到固定不动的励磁磁场的作用而产生电磁力，力的方向可按左手定则判定，通过控制电枢及励磁绕组的电压、电流大小调节直流电动机的转矩和转速，电枢的转动带动汽车轮子转动而驱动汽车。2.3 直流电动机特点直流电动机以前通过电阻降压调速，这要消耗大量能量。目前多数采用直流斩波器来控制它的输入电压、电流，根据直流电动机输出转矩的需要，脉冲输出和变换直流电动机所需从零到最高电压，来控制和驱动直流电动机运转。直流电动机的容量范围大，可以根据需要选用。其制造技术和控制技术都较成熟，驱动系统也较简单，价格便宜。但直流电机在结构上有电刷、换向器等易磨损件，因此存在维修保养困难、寿命较短、使用环境要
5、求高、结构复杂、效率低、质量大以及体积大、耗材多等缺点。目前新研制的各种电动汽车已基本上不再采用直流电动机。3 鼠笼式交流异步电动机三相鼠笼式交流异步电动机是目前应用得最广泛的电动机，转子上不需电刷，结构简单，其生产技术比较成熟，已经能够大批量的生产。3.1 鼠笼式交流异步电动机的结构三相鼠笼式交流异步电动机由 2个基本部分组成：定子和转子。定子由机座和三相定子绕组组成，接电源；转子由硅钢片选成，内有成鼠笼型互成短路的导条。3.2 鼠笼式交流异步电动机工作原理当在异步电动机的定子绕组上加上三相交流电时，在电机中将产生旋转磁场，该磁场的转速由定子电压的频率及电动机极数所决定。磁场旋转时，位于该旋
6、转磁场中的转子导条将切割磁力线，并在转子导条中产生相应的感应电流，而此感应电流又受到旋转磁场的作用而产生电磁力，使转子跟随旋转磁场旋转，输出动能。3.3 鼠笼式交流异步电动机的控制由于在电动汽车上，交流异步电动机不能直接使用蓄电池或发电机发出的电能（因为频率一定）。交流异步电动机的转速与所供交流电的频率近成正比，因此在采用交流异步电动机时，需应用变频器，将直流电或发电机发出的固定频率的交流电转换成频率和电压均可调的三相交流电，实现对鼠笼式交流异步电动机的控制。3.4 鼠笼式交流异步电动机的特点虽然三相鼠笼式牵引电动机具有结构简单、坚固耐用、工作可靠、维护方便、价格便宜等优点，得到了非常广泛的应
7、用，但仍然存在技术上的难点。如变频器所产生的高次谐波、高附加铜耗及铁耗、高的绝缘介质损耗、附加脉动转矩、电磁噪声等。4 永磁无刷直流电动机4.1 永磁无刷直流电动机基本结构 永磁无刷直流电动机的结构如图 1所示，它主要由电动机本体、位置传感器和电子开关线路 3部分组成。其定子绕组一般制成多相（三相、四相、五相不等）。转子由永久磁铁按一定极对数（2P=2、4）组成，图 1中的电动机本体为三相 2极。三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关联接。图 1中 A相、B 相、C 相绕组分别与功率开关管V1、V2、V3 相接。位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联接。4.2 永磁无刷直流电动机基本工作
8、原理图 1为永碳无刷直流电动机的结构原理图，图 2为开关顺序及定子磁场旋转示意图。以图 2a所示状态为初始位置，即第一状态，V1 导通，V2、V3 截止，A-A绕组通电，该绕组电流同转子磁极作用所产生的转矩使转子磁极按图 2a所示箭头顺时针方向转动（Fa为绕组 A-A通电后产生的磁动势），转过 120电角度后，便进入第二状态。第二状态：V2导通，V1、V3 截止，这时绕组 A-A断电，B-B绕组通电，如图 2b所示，电动机转子磁极继续朝箭头所示顺时针方向旋转，转过 120电角度后，便进入第三状态。第三状态：V3导通，V1、V2 截止，这时 B-B绕组断电，C-C绕组通电，定子绕组磁场继续驱动转
9、子沿顺时针方向旋转，如图 2C所示，转过 120电角度后就恢复到初始状态，见图 2d所示。这样周而复始，电动机便连续不断地旋转。在永磁无刷直流电动机运行过程中，通过控制各相绕组通电频率及电流大小来调节转速及转矩，控制定子绕组的通电次序使电动机正反转，这些都可以通过微电子系统加以实现。4.3 永磁无刷直流电动机的特点永磁无刷直流电动机在工作时，直接将近似方波的电流输入其定子绕组中，可以使电动机获得较大转矩，效率高、出力大、无电刷、高速性能好、结构简单牢固、免维护或少维护、质量轻。但目前，这种电机还存在损耗多、工作噪声大及脉冲式输出转矩的缺点。5 开关磁阻电动机开关磁阻电动机简称 SR。它是一种新
10、型电动机，因其结构简单、坚固、工作可靠、效率高，其调速系统（SRD）运行性能和经济指标比普通的交流调速系统好，具有很大的潜力，因而近几年来，它在牵引调速领域异军突起，发展颇为迅速。5.1 开关磁阻电动机的结构SR电动机结构简单，其定、转子均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组，也无永磁体；定子极上绕有集中绕组，径向相对的 2个绕组串联成 1个两极磁极，称为“一相”。SR电动机可设计成多种不同相数结构，且定、转子的极数有多种不同的搭配（定、转子的极数不同），一般优选表 2所示的定、转子极数组合方案。相数多，步距角小，转矩脉动小，但结构复杂，且主开关器件多、成本高。目前应用较多的是三相（6/4）及四
11、相（8/6）结构。图 3示出四相（8/6）SR 电动机结构剖面图。为简单计，图中只画出 A相绕组及其供电线路。5.2 开关磁阻电动机工作原理SR电动机的运行遵循“磁阻最小原理”磁通总要沿磁阻最小的路径闭合。而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时，必使自己的主轴线与磁场的轴线重合。以图 3作为起始位置时，A 相定子凸极 1的磁极轴线 1-1之间不重合，相差 15的空间角。当 A相定子绕组通电时（B、C、D 绕组不通电）所产生的磁力使转子旋转到转子磁极轴线 1-1与定子磁极轴线 A-A重合的位置，转子按逆时针方向转了一个 15的角度。这时，定子 B相的磁极轴线 B-B与转子凸极 2的磁极轴线 2-2之间相差一个 15的空间角，此时断开 A相电流而接通 B相绕组电流（C、D 相也不通电），在磁力的作用下，转子轴线 2-2转到定子极轴线 B-
