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    电动汽车的心脏——电机知识科普之开关磁阻电

      发布时间:2018-03-26 09:35

      前面两期的文章我们分别为大家介绍了交流异步电机和永磁同步电机,在乘用车领域,这两种电机几乎就是全部了。然而,当我们把视野切换到整个电动车领域,却发现还有一种电机运用地也非常广泛,只是它更多出现在大巴车和货车上面,并没有进入普通的家用车范畴,因此媒体的报道比较少,大家对它的认知相对就少很多,它就是开关磁阻电机。

      开关磁阻电机从发展历程看,时间比较短,算是新生代,它诞生在上世纪80年代,至今也就三十多年,是一种新型调速电机。开关磁阻电机调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点,是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单、坚固、维护方便甚至免维护,起动及低速时转矩大、电流小;高速恒功率区范围宽、性能好,在宽广转速和功率范围内都具有高输出和高效率而且有很好的容错能力。我国对开关磁阻电动机调速系统的研究与试制起步于20世纪80年代末90年代初,取得了从基础理论到设计制造技术多方面的成果与进展,但产业化及应用性研究工作相对滞后。由于SRD的产业化,人们通常将其产品称为“开关磁阻调速电动机”。

      开关磁阻电动机调速系统主要由开关磁阻电动机(SRM)、功率变换器、、转子位置检测器四大部分组成。内包含控制电路与功率变换器,而转子位置检测器则安装在电机的一端。

      开关磁阻电动机调速系统所用的开关磁阻电动机(SRM)是SRD中实现机电能量转换的部件,也是SRD有别于其他电动机驱动系统的主要标志。SRM系双凸极可变磁阻电动机,其定、转子的凸极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,径向相对的两个绕组联接起来,称为“一相”。电动机可以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。相数多、步距角小,有利于减少转矩脉动,但结构复杂,且主开关器件多,成本高,现今应用较多的是四相(8/6)结构和三相(12/8)结构。

      通过控制加到电动机绕组中电流脉冲的幅值、宽度及其与转子的相对位置(即导通角、关断角),即可控制电动机转矩的大小与方向,这正是SR电动机调速控制的基本原理。

      由于结构特点,开关磁阻电动机传动系统综合了感应电动机传动系统和直流电动电机传动系统的优点,其主要优点如下:

      1、电机结构简单、坚固,制造工艺简单。成本低,转子仅由硅钢片叠压而成,可工作于极高转速;定子线圈为集中绕组,嵌放容易,端部短而牢固,工作可靠,能适用于各种恶劣、高温其至强振动环境。

      1、转矩脉动。从工作原理可知,开关磁阻电动机转子上产生的转矩是由一些列脉冲转矩叠加而成的,由于双凸极结构和磁路饱和非线性的影响,合成转矩不是恒定转矩,而有一定的谐波分量,影响了电动机低速运行性能。

      3、电动机的出线头较多,如三相SR 电动机至少有四根出线头,四相SR电动机至少有五根出线头,而且还有位置检测器出线端。对于整体的线路布局有影响。

      开关磁阻电机的优点和缺点都非常明显,对于家用车领域,像脉动引起的噪音与震动确实是难以控制和非常影响用户体验的,因此并没有大规模应用。但是在商用车领域,它就可以大显身手了,国内很多电动公交车、大巴和货车上面,都能够看到它的身影。对于这种电机的未来,目前争议还比较大,看好或看坏的理由都很充分,小电对于它的未来持谨慎乐观态度,毕竟以目前的电控技术发展速度看,它的弱点并非不可克服。大家对它有怎样的看法?不妨留言讨论。