电动汽车内的电机
❶ 纯电动汽车内部电动机应该怎样选择
纯电动汽车内部电动机应该怎样选择?
电动机类型选择
选择纯电动汽车驱动电动机类型的关键是电动机的机械特性。三相异步感应电动机、永磁无刷直流电动机、永磁磁阻电动机和开关磁阻电动机的机械特性都可以用T一九和P一九曲线来表示,并可作为选择电动机的参考或依据。在设计与选择电动汽车的驱动电动机时,可以向电动机生产厂家提出所需要的各种性台邑参数,作为电动机设计的依据。实际上,大多数情况下是电动汽车制造商根据电动机生产厂家提供的技术性能参数选择现成的电动机。可供电动汽车选用电动机的种类繁多,功率覆盖面很广。电动汽车对于驱动电动机的调速范围、可靠性、能够在恶劣环境条件下工作的1;能力等方面有比较高的要求。
目前电动汽车很大一部分是采用感应电动机作为驱动电动机。感应电动机效率高(90%以上),功率较大(接近lkW7kg),功率因数变化大,转子为鼠笼型结构,适合于高速运转。另外,感应电动机的可靠性高,便于维修,价格便宜。随着功率电子器件和功率变换器的快速发展,感应电动机的控制器采用了矢量控制方法控制的变频器或逆变器,使感应电动机具有更好的可控性和宽广的调速范围。目前已经能够在市场买到不同生产厂家生产的不同规格的效率高、技术性能可靠的感虚电动机及变频器或逆变器,可以直接为电动汽车所采用。新型感应电动机的直接转矩控制系统,具有控制简单、动态响应快、调速范围宽等特点。感应电动机的价格比较便宜,但控制系统很复杂,价格也较高。永磁电动机的应用越来越广泛。永磁电动机具有效率高(达到9 7%)、质量功率较大(超过lkW/kg)的特点。
永磁电动机的转子没有励磁绕组,可以高速运转,可靠性好,体积小、质量轻,便于维修。采用矢量控制的变频调速系统,使永磁电动机具有宽广的调速范围。永磁电动机的控制系统要比感应电动机的控制系统简单和便宜。永磁电动机的永磁材料强度较差,大功率的永磁电动机所需要的永磁材料需要特别加固,因此,永磁电动机的功率一般较小。有些永磁材料在高温作用下,会发生磁性衰退现象,电动机需要采取水冷却方式来控制温度在1 5 0℃以下。目前永磁材料的价格较高,因此永磁电动机及其控制系统的成本较高。
开关磁阻电动机是一种新型电动机,在电动机的转子上,没有滑环、绕组等转子导体和永久磁铁等装置。它的结构比其他任何一种电动机都要简单,效率可以达到85%~93%,转速可以达到15000r7mino其转矩一转速特性好,在较宽的转速范围内,转矩、速度可灵潘地控制,并有高的启动转矩和低的启动功率的机械特性;转子上没有励磁绕组和永磁体,结构简单坚固、可靠性好,质量轻,便于维修,成本较低。开关磁阻电动机的控制系统包括微处理器、位置检测器和电流检测器等电子器件,控制系统较复杂,调节性能和控制精度要求高。工作时转矩脉动大,噪声也较大,体积比同样功率的感应电动机要大一些。目前,正在开发水冷却开关磁阻电动机及其控制器和永磁开关磁阻电动机,其性能将进一步提高。随着现代制造技术、现代电子技术、控制理论、计算机和电子元器件的发展,电动机的控制系统正不断向自动化、集成化和小型化的方向发展。这将促进各种电动机及其控制系统不断地改进和完善,为电动汽车驱动系统提供更加宽广的选择范围。
其他类型的特种电动机也可以作为电动汽车的驱动电动机,包括同步磁阻电动机、永磁阶跃电动机、横向磁通量电动机等特种电动机。但这些特种电动机需要特殊的驱动系统,且难与现有的各种电动机的驱动系统和传动系统协调工作,其生产技术和制造工艺也较复杂。但随着技术的进步和发展,电动汽车所需要的性能更好、效率更高、体积更小、质量更轻的新型电动机和驱动系统必然会研制和开发出来。
尽管电动机的最大转矩是额定转矩的几倍,但在输出转矩增加的同时,转子电流也大大地增加,需要动力电池组在很短时间内大电流地放电。特别是在“堵转’’启动时,若时间过长会使电动机烧毁。为了保护电动机和动力电池组,并且符合电动汽车行驶速度和驱动力的要求,在驱动系统中,一般要装置减速器或变速器。
额定电压选择
在相同的输出功率条件下,动力电池组的电压高时,电流较低;相反,动力电池组的电压低时,电流较高。高电压、小电流系统的导线、接头、开关等电器元件可以细小一些,连接起来方便,但要求有更安全的防护措施,而且管理系统更复杂。低电压、大电流系统的导线、接头、开关等电器元件都比较大,连接要求也高,而且管埋系统相对较简单。电动机电压的选择主要依据车辆总体参数的要求来设计,车辆的自重、电池等相关参数确定后,才能确定电动机的电压、转速等参数。即当车辆的自重确定后,电池的个数就确定了,电动机的电压等级也随之确定。但总体要求是,尽可能提高电压等级,这样就可以使电动机在满足驱动要求的情况下,使电动机的功率小一点,电动机的电流也小一点,这样,电池的容量选择、安装空间、安装方式等就比较容易处理。
额定转速选择
根据电动汽车的速度、动力性能的要求,需要选择不同转速的驱动电动机。
1.低速电动机
低速电动机的转速为3000~6000r/min,扩大恒功率区的低速电动机额定转矩高、转子电流大、电动机的尺寸和重量较大。且相应的转换器、控制器的尺寸也较大,各种电器内在的损耗较大,但减速器的速比较小。一般低速电动机的转动惯量大、启动慢,停止也慢,用于电动汽车不太适宜。
2.中速电动机
中速电动机的转速为6000~lOOOOr7min,它的各种参数介于低速电动机与高速电动机之间。通常电动汽车多采用中速电动机作为驱动电动机。
3.高速电动机
高速电动机的转速为lOOOOr/min,扩大的恒功率区宽,尺寸和质量较小,相应的转换器、控制器的尺寸也较小,各种电器内在的损耗较小。而其减速器的速比要大大增加,通常需要采用行星齿轮传动机构。高速电动机的使用,主要受电磁材料的性能、高速轴承的承载能力的限制。一般高速电动机的转动惯量小,启动快,停止也快,电动汽车上常采用高速电动机作为驱动电动机。
❷ 关于新能源汽车上所用电机
在HEV上是以电动机驱动作为发动机驱动的辅助动力,但又必须对电池组的质量和整车的整备质量进行限制,以减轻HEV的总质量。因此,一般电动-发电机只是在HEV发动机启动,车辆启动、加速或爬坡时起作用。电动-发电机又是发动机的飞轮,起调节发动机输出功率作用。电动-发电机还起发电机的作用,电动-发电机又是发动机的飞轮,起调节发动机输出功率作用。电动-发电机还起发电机的作用,将发动机的动能转换为电能,储存到电池组中去。在HEV下坡或制动时,将汽车惯性动能转换为电能,储存到电池组中去。因此,HEV有了电动机的辅助作用,就可以使HEV达到节能和“超低污染”的要求。电动机的种类很多,用途广泛,功率的覆盖面非常大。但HEV所采用的电动机种类少,功率覆盖面也较小。目前主要采用的交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机,不管是电机本身还是它们的控制装置,成本都比较高,但随着电动机的电子计算机控制和机电一体化的加速发展,很多新技术正逐步运用到混合动力汽车(HEV)的电动机上,一旦形成大规模批量生产,所用电机乃至整车的成本都会得到大大降低。
(1)混合动力汽车用电动机的发展概况
蒸汽机启动了18世纪第一次产业革命以后,19世纪末到20世纪上半叶电机又引起了第二次产业革命,使人类进入了电气化时代。20世纪下半叶的信息技术引发了第三次产业革命,是生产和消费从工业化向自动化,智能化时代转变;推动了新一代高性能电机驱动系统与伺服系统的研究与发展。21世纪伊始,世界汽车工业又站在了革命的门槛上。虽然,汽车工业是推动社会现代化进程的重要动力,然而,汽车工业的发展也带来了环境污染愈烈和能源消耗过多两大问题。显然,加剧使用传统内燃机技术发展汽车工业,将会使这两大全球问题继续恶化。于是,电动车(包括纯电动车,混合动力汽车,燃料电池电动车)概念的提出,将会是未来世界汽车工业发展的新方向,不过就当今世界科技水平来说,混合动力汽车的研究与开发相比其它两种形式更具有现实意义,应该作为这一新方向的第一步。20世纪80年代前,几乎所有的电动车驱动电机均为直流电机,但随着电动车(混合动力汽车)性能的提高,其在高负载下转速的限制,体积大等缺点逐渐暴露,取而代之的是交流异步电机,永磁电机,开关磁阻电机以及新型的双凸极永磁电机,而上述电机在用于混合动力汽车上所表现出来的性能也是一个比一个优越。目前,双凸极永磁电机的机理和设计控制理论还有待于进一步的研究与完善,不过它作为混合动力汽车的电动机有着潜在的巨大优势。
(2)混合动力汽车对电动机的基本要求
a.从日本汽车公司开发电动汽车的研究和实践认为,在采用大功率的电动机来驱动HEV时,与采用小功率的电动机比较,具有电阻小,效率高,比能耗低,动力性能好等优点。但在目前的条件下,各种电池的比能量较小,理所当然地采用小功率的电动机,因而出现电阻大,效率低,比能耗高,动力性能差等问题。
b.混合动力汽车的电动机应具有较大范围内的调速性能,能够根据驾驶员对加速踏板和对制动踏板的控制,由中央控制器控制电动机与发动机之间动力的协调。以获得所需要的起动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩,使它们达到与内燃机汽车加速踏板同样的控制效果。
c.混合动力汽车应具有最优化的能量利用,电动机应具有高效率、低损耗,并在车辆减速时实现能量回收并反馈回蓄电池,这点在内燃机汽车上是不能实现的。
d.电动机的质量,各种控制装置的质量和冷却系统的质量等也要求尽可能小,因此,大功率的高速电动机具有高性能,质量小等优点,在混合动力汽车得到了广泛地应用。另外,还要求电动机及控制装置在运转时的噪声要低。
e.各种电动机的电压,可以达到120~500V,对电气系统安全性和控制系统的安全性,都必须符合国家(或国际)有关车辆电气控制的安全性能的标准和规定,装置高压保护设备。
除此之外,还要求电动机可靠性好,耐温和耐潮性能强,能够在较恶劣的环境下长期工作,结构简单,适合大批量生产,运行时噪声低,使用维修方便,价格便宜等。
(3)混合动力汽车所用电动机的选择策略
在确定混合动力汽车所采用的电动机时,首先应采用技术成熟,性能可靠,控制方便和价格便宜的现成的电动机。一般情况下,电动机性能必须充分满足单独用电力驱动模式行驶工况时的要求。电动机在低速时应具有大的转矩和超载能力。在高速运转时,应具有大的功率和有较宽阔的恒功率范围。有足够的动力性能来克服整车的各种阻力,保证其有良好的起动,加速性能和行驶速度及实现制动时的能量回收。现在混合动力汽车上,主要采用能够实现变频、调速的高转速电动机,高速电机的转速可以达到1万~1.2万r/min,在高速运转时,有更大的功率和有较宽阔的恒功率范围,体积较小和质量较小,但要求装置高精度的高速轴衬,需要用高品质的材质来制作,并要保证高效率的冷却。
(4)双凸极永磁电动机的简介
传统的开关磁阻电机(SRM)虽然可靠性较高,结构十分简单,单位体积功率与异步电动机相当或略高一些,而且在宽广的调速范围内都具有相当高的效率,但是,从能量转换的观点看,SR电机在定子绕组的一个开关周期中,最多只有半个周期得到利用,电机实际运行时,为避免在电感下降区产生制动力矩,绕组电流的关断角不得不较多地提前于最大电感位置,半个周期都未能得到充分利用。因此,SR电机仅获得“一半的利用率”,由此产生了换流问题和相对材料利用率低问题。可以预见,如果能利用定子绕组整个开关周期,在电感下降区也能产生正向转矩,SR电机的单位体积功率必将大大提高,但传统结构的SR电机是难以实现的。如果在SR电机中用永磁材料预先建立一个磁场,通过控制定子绕组的电流方向,使永磁体产生的磁场和绕组电流产生的磁场相互作用,就能实现在电感下降区产生正向转矩的设想。我国稀土材料的储存量为世界第一,钕铁硼等高性能稀土永磁材料在电机领域中已得到广泛应用,大大提高了电机性能,但在SR电机上的实践才刚刚开始。
双凸极永磁电动机(Doubly salient permanent magnet motor,简称DSPM),是随着功率电子学和微电子学的飞速发展在90年代刚刚出现的一种新型的机电一体化可控交流调速系统。该系统由双凸极永磁电机、功率变换器、位置传感器和控制器四部分组成。电机定转子结构外形与开关磁阻电机相似,呈双凸极结构,但它在转子(或定子)上放有永磁体,从而使运行原理和控制策略与开关磁阻电机有本质区别。DSPM系统的主要优点是结构简单、控制灵活、动态响应快、调速性能好、转矩/电流比大,可实现各种特殊要求的转矩/转速特性,功率因数接近于1,效率高,是电工学科近年来继开关磁阻电机之后又一全新的研究方向。DSPM电机作为一种应用前景看好的交流调速系统,是由美国著名电机专家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的,并进行了初步的理论和实验研究,此后欧美一些国家也相继开展了对DSPM电机及其控制系统的研制工作,目前国际上对DSPM电机的研究仅停留在初步理论和样机实验阶段。关于DSPM电机仍有大量的基础理论问题,包括电机参数计算,模型建立,分析方法,控制策略等有待深入探讨。
❸ 电动车的 电机里面有哪些东西
主要是铜丝和轴承还有磁铁.
❹ 新能源汽车选用电机有何要求
1、
电动汽车
对于驱动电机的要求
目前电动汽车主要有三个性能指标:
(1)最大行驶里程(km):电动汽车在电池充满电后的最大行驶里程;
(2)加速能力(s):电动汽车从静止加速到一定的时速所需要的最小时间;
(3)最高时速(km/h):电动汽车所能达到的最高时速。
在美国某
机场运营
的
纯电动客车
大家都知道
,电机分很多种。单工业电机就有很多。但是作为电动汽车的驱动电机,其诞生之初就有着独特的性能要求:
(1)适用汽车各种工况:频繁的启动/停车、加速/减速,这就要求电动汽车的驱动电机满足转矩控制的
动态性能
要高。
(2)为了减少整车的重量,通常取消多级变速器,这就要求在低速或爬坡时,电机可以提供较高的转矩,通常来说要能够承受4-5倍的过载;
(3)驱动电机调速性能要好:要求
调速范围
尽量大,同时在整个调速范围内还需要保持较高的
运行效率
;
(4)
电机设计
时尽量设计为高
额定转速
,同时尽量采用
铝合金外壳
,
高速电机
体积小,有利于减少电动汽车的重量;
(5)电动汽车应具有最优化的能量利用,具有制动
能量回收
功能,
再生制动
回收的能量一般要达到
总能量
的10%-20%;
(6)可靠性好:鉴于电动汽车所使用的电机工作环境更加复杂、恶劣,因此,可靠性必须要高。同时还要保证电机生产的成本不能过高。
2、几种常用的驱动电机
2.1
直流电动机
直流电动机
在电动汽车发展的早期,大部分的电动汽车都采用直流电动机作为驱动电机,这类
电机技术
较为成熟,有着控制方式容易,调速优良的特点,曾经在
调速电动机
领域内有着最为广泛的应用。
但是由于直流电动机有着复杂的机械结构,例如:
电刷
和机械
换向器
等,导致它的瞬时
过载能力
和电机转速的进一步提高受到限制,而且在长时间工作的情况下,电机的机械结构会产生损耗,提高了维护成本。
此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,浪费能量,散热困难,也会造成高频
电磁干扰
,影响整车性能。由于直流电动机有着以上缺点,目前的电动汽车已经基本将
直流电机
淘汰。
2.2交流
异步电动机
交流异步电动机
交流异步电机
是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由
硅钢片
叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便。交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。
如果采用
矢量控制
的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、
比功率
较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动汽车上应用最广的电机。
❺ 电动汽车常用的电动机是哪几种,各有什么优缺点
电动汽车采用的是蓄电池供电的直流电动机。
其特点是:
(一)调速性能好。所谓“调速性能”,是指电动机在一定负载的条件下,根据需要,人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下,实现均匀、平滑的无级调速,而且调速范围较宽。
(二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此,凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械,例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、电车等,都用直流电动机拖动。
1、直流电动机的工作原理
一般了解
2、直流电动机的构造
分为两部分:定子与转子。记住定子与转子都是由那几部分构成的,注意:不要把换向极与换向器弄混淆了,记住他们两个的作用。
定子包括:主磁极,机座,换向极,电刷装置等。
转子包括:电枢铁芯,电枢绕组,换向器,轴和风扇等。
3、直流电动机的励磁方式
直流电动机的性能与它的励磁方式密切相关,通常直流电动机的励磁方式有4种:直流他励电动机、直流并励电动机、直流串励电动机和直流复励电动机。掌握4种方式各自的特点:
直流他励电动机: 励磁绕组与电枢没有电的联系,励磁电路是由另外直流电源供给的。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。
直流并励电动机: 并励绕组两端电压就是电枢两端电压,但是励磁绕组用细导线绕成,其匝数很多,因此具有较大的电阻,使得通过他的励磁电流较小。
直流串励电动机:励磁绕组是和电枢串联的,所以这种电动机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不致引起大的损耗和电压降,励磁绕组的电阻越小越好,所以直流串励电动机通常用较粗的导线绕成,他的匝数较少。
直流复励电动机:电动机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。
❻ 电动汽车用的电动机有哪些
电动汽车对于电动机的要求有:
(1)高电压。
在允许的范围内尽可能采用高电压,这样可以减小电动汽车电机的尺寸和导线等装备的尺寸,特别是可以降低功率变换器的成本。
(2)小质量。
电动机应尽量采用铝合金外壳,以降低电动机的质量,还要设法降低电动机控制器的质量和冷却系统的质量。
(3)较大的起动转矩和较大的调速范围,使电动汽车有好的启动性能和加速性能,从而获得所需要的启动、加速、行驶、减速、制动等所需的功率与转矩。
(4)高效率、低损耗。应在车辆减速时,实现再生制动将制动能量回收,再生制动回收能量能达到总能量的10%-15%。
(5)电气系统的安全性和控制系统的安全性都必须符合国家(或国际)有关车辆电气控制的安全性能标准和规定,装备有高压保护设备。
(6)高可靠性。耐高温和耐潮性能强,运行时噪声低,能够在较恶劣的环境下长期工作,结构简单,适合大批量生产,使用维修方便。
❼ 电动汽车的电机是多少v的
电动轿车:目前标称额定有多种,在36V--120V之间居多;
电动大客车:目前标称额定有多种,在72V--160V之间居多;
电动无轨公交车:目前标称额定有多种,在110V--220V之间居多;
细分:有直流的,有交流的;同步电机,异步电机等。
❽ 电动汽车有哪几种驱动电机
直流电动机、交流电动机、永磁同步电动机交流异步电动机等等