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[ 来自:不详  阅读:   时间:2012.07.02 ]
电动汽车用电机的生长外表
蒸汽机启动了18世纪第一次财富革命以后,19世纪末到20世纪上半叶电机又引发了第二次财富革命,使人类进入了电气化时期。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次财富革命,使斲丧和斲丧从财富化向自动化、智能化时期革新;推进了新一代高遵从电机驱动体系与伺服体系的研讨与生长。

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  21世纪末端,世界汽车财富又站在了革命的门槛上。固然,汽车财富是推进社会当代化进程的告急动力;但是,汽车财富的生长也带来了环境污染愈烈和动力斲丧过多两大标题。而敷衍我国日益扩展的汽车市场,这种危殆就更明白。据相识,2000年我国入口汽油7000万吨,估量2010年后将超越跨过1亿吨,相称于科威特一年的总产量。如当代界上气氛污染最告急的10个都市中有7个在中国,而国度环保中心预测,2010年汽车尾气排放量将占气氛污染源的64%。固然,加剧运用传统内燃机技术生长汽车财富,将会给我国的动力安全和环境掩护构成庞大的影响。为此,国度科技部启动了十五863电动汽车庞大专项。
  高密度、高遵从、宽调速的车辆牵引电机及其控制体系既是电动汽车的心脏又是电动汽车研制的关键技术之一,已被列为863电动汽车庞大专项的特性关键技术课题。20世纪80年代前,险些全部的车辆牵引电机均为直流电机,这是由于直流牵引电机具有起步加快牵引力大,控制体系较约莫等益处。直流电机的缺陷是无呆板换向器,当在高速大负载下运转时,换向器外貌会孕育发生火花,以是电机的运转不克不及太高。由于直流电机的换向器需颐养,又不当当高速运转,除小型车外,如今一样伟大已不采取。
  近十年来,紧张生长交流异步电机和无刷永磁电机体系。与原有的直流牵引电机体系相比,具有明白下风,其突出益处是体积小,质量轻(其比质量为0.5-1.0kg/Kw)、遵从高、基本免维护、调速范围广。其研讨开拓近况和生长趋向如下。
  1.异步电机驱动体系
  ·异步电机其特点是布局约莫、壮实耐用、资源昂贵、运转结实,低转矩脉动,低噪声,不消要位置传感器,转速极限高。
  ·异步电机矢量控制调速技术相比成熟,使得异步电机驱动体系具有明白的下风,因此被较早运用于电动汽车的驱动体系,如今依旧是电动汽车驱动体系的主流产品(尤其在美国),但已被别的新型无刷永磁牵引电机驱动体系冉冉改换。
  ·最大缺陷是驱动电路庞大,资源高;相对永磁电机而言,异步电机遵从和功率密度偏低。
  2.无刷永磁同步电机驱动体系
  无刷永磁同步电机可采取圆柱形径向磁场布局或盘式轴向磁场布局,由于具有较高的功率密度和遵从以及开阔的调速范围,生久远景十分开阔,在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者,已在国表里多种电动车辆中失失运用。
  ·内置式永磁同步电机也称为殽杂式永磁磁阻电机。该电机在永磁转矩的底子上迭加了磁阻转矩,磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载技艺和功率密度,并且易于弱磁调速,扩展恒功率范围运转。内置式永磁同步电机驱动体系的设计实践正在不绝美满和延续深化,该机布局机动,设计冷静度大,有望失失高遵从,适适用作电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动。这些惹起了各大汽车公司偕行们的存眷,格外是失失了日本汽车公司偕行的喜好。以后,美国汽车公司偕行在新车型设计中紧张采取内置式永磁同步电机。  
  ·外貌凸出式永磁同步电机也称为永磁转矩电机,相对内置式永磁同步电机而言,其弱磁调速范围小,功率密度低。该布局电机动态相应快,并可望失失低转矩脉动,适适用作汽车的电子伺服驱动,如汽车电子动力方向盘的伺服电机。
  ·无位置传感器永磁同步电机驱动体系也因尔后永磁同步电机驱动体系研讨的一个抢手,将成为永磁同步电机驱动体系的生长趋向之一,具有潜伏的竞争下风。
  ·永磁同步电机驱动体系低速时常采取矢量控制,高速时用弱磁控制。
  3.新一代牵引电机驱动体系
  从20世纪80年代开关磁阻电机驱动体系问世后,打破了传统的电机设计实践和正弦波电压源供电要领;并随着磁阻电机,永磁电机、电力电子技术和谋略机技术的生长,交流电机驱动体系设计进入一个新的黄金时期;新的电机拓朴布局与控制要领层出不究,推出了新一代机电一体化电机驱动体系迅猛生长。高密度、高遵从、轻量化、低资源、宽调速牵引电机驱动体系已成为各国研讨和开拓的紧张抢手之一。
  ·SRD开关磁阻电机驱动体系的紧张特点是电机布局紧凑壮实,妥当于高速运转,并且驱动电路约莫资源低、遵从结实,在开阔的转速范围内遵从都相比高,并且可以方便地完成四象限控制。这些特点使SRD开关磁阻电机驱动体系很妥当电动车辆的种种工况下运转,是电动车辆中极具有潜力的机种。SRD的最大特点是转矩脉动大,噪声大;别的,相对永磁电机而言,功率密度和遵从偏低;另一个缺陷是要运用位置传感器,增长了布局庞大性,飞扬了结实性。因此无传感器的SRD也是未来的生长趋向之一。
  ·永磁式开关磁阻电机也称为双凸极永磁电机,永磁式开关磁阻电机可采取圆柱形径向磁场布局、盘式轴向磁场结讨论环形横向磁场布局。该电机在磁阻转矩的底子上迭加了永磁转矩,永磁转矩的存在有助于提高电机的功率密度和减小转矩脉动,以利于它在电动车辆驱动体系中运用。
  ·转子磁极支解型殽杂励磁布局同步电机这一见地一提出就惹起国际电工界和各大汽车公司研发中心的极大存眷。转子磁极支解型殽杂励磁布局同步电机具有磁场控制技艺,类似直流电机的低速助磁控制和高速弱磁控制,切合电动车辆牵引电机低速鼎力放肆矩和恒功率宽调速的需求。如今该电机的研讨处于探求阶段,电机的机理和设计实践有待于进一步深化研讨与美满,作为假选的电动车辆牵引电机具有较强的潜伏的竞争下风。  
  别的,正在研发的抢手课题另有:
  ·具有磁场控制技艺的永磁同步电机驱动体系;
  ·车轮电机驱动体系;
  ·动力传动一体化部件(电机、减速齿轮、传动轴);
  ·双馈电异步电机驱动体系和双馈电永磁同步电机驱动体系。
  4.下一代汽车电子伺服体系及其车用伺服电机
  1993年美国动力部、商务部、贸易部、国防部、环保局、宇航局、国度迷信基金会七个当局部分下美国三个最大的汽车制造公司,克莱斯勒、福特和通用,创立了新一代车辆伙伴干系(PNGV,Partnership for a New Generation of Vehicles),目的是开拓新一代机动车技术,以增强美国汽车财富的力气。1998年至2002年时期,美国国度自然迷信基金(NSF)资助美国国度电力电子中心(由美国Virginia和美国Wisconsin等四所大学组建)研发车辆电子动力驱动体系、电子伺服控制体系和种种车辆公用IC模块,提高汽车电子电气部件的结实性,飞扬其资源和抢占车辆电气自动化技术的制高点,增强在国际市场的竞争力。线控的汽车电子伺服体系(X-by-wire)在未来将玄色常告急的技术,该技术可将种种独立的体系(如转向、制动、悬挂等)集成到一同由谋略机调控,使汽车的运用性、安全性以及汽车的总体布局大大改良,设计的机动度也大大增长。如今,电子动力方向盘和线控刹车曾经在一些欧洲车型上被采取,在这集团系中曾经增长了相称多的呆板部件,如液压泵等。汽车电子伺服技术是具有革命性的技术,随着这个技术的运用,很多传统的呆板部件将会在未来的汽车下流失,而越来越多的车用伺服电机将出如今未来的汽车上。
  环球最大的汽车零部件企业一美国德尔福汽车体系公司估量,在未来的3-5年内全世界的汽车将冉冉采取电子伺服驱动体系,如电子动力方向盘和线控刹车伺服驱动体系。如今,美国德尔福汽车体系公司正在环球范围内探求年产300万台以上的电子动力方向盘的交流伺服电机合作伙伴。  

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