有刷直流电机转子转子(也称为电枢)由一个或多个绕组构成。当这些绕组受到激励时,会产生一个磁场。转子磁场的磁极将与定子磁场的相反磁极相吸引,从而使定子旋转。在电机旋转过程中,会按不同的顺序持续激励绕组,上海常见电动车用电动机模型,因此转子产生的磁极绝不会与定子产生的磁极重叠。转子绕组中磁场的这种转换被称为换向[1]。有刷直流电机电刷和换向器与其他电机类型(即,无刷直流电机和交流感应电机)不同,BDC电机不需要控制器来切换电极绕组中电流的方向,而是通过机械的方式完成BDC电机绕组的换向。在BDC电机的转轴上安装有一个分片式铜套,称为换向器。随着电机的旋转,碳刷会沿着换向器滑动,与换向器的不同分片接触。这些分片与不同的转子绕组连接,因此,当通过电机的电刷上电时,就会在电机内部产生动态的磁场。注意电刷和换向器由于两者之间存在相对滑动,因而是BDC电机中**容易损耗的部分,这一点很重要。有刷直流电机永磁体永磁体有刷直流(PermanentMagnetBrushedDC,PMDC)电机是世界上**常见的BDC电机。这类电机使用永磁体产生定子磁场。PMDC电机通常用在包括分马力电动机在内的应用中,这是因为永磁体比绕组定子具有更高的成本效益,上海常见电动车用电动机模型。直流电机具有调速性能好平滑和精确、控制简单,上海常见电动车用电动机模型、成本低、笨重和维护性差等特点。上海常见电动车用电动机模型
推动车辆克服各种滚动阻力、空气阻力、加速阻力和爬坡阻力。制动时将动能转换为电能回馈给能量存储系统。现代电动汽车与传统的燃油汽车不同,其动力驱动系统可以省去复杂笨重的机械齿轮变速机构就能提供满足车辆行驶速度范围宽和负载变化大的转矩转速特性,即低速恒转矩和高速恒功率,其理想的转矩/转速特性见图1。电动汽车可选择单电机或双电机驱动,也可采用轴式电机或轮式电机。目前在市场上销售的小功率电动汽车如电动轿车中,都采用结构简单的单电机动力驱动系统,而中、大功率电动汽车如电动客车一般采用单电机或双电机结构动力驱动系统。驱动系统分类编辑语音电动汽车动力驱动系统根据电机电流类型可分为交流驱动系统(ACDrives)和直流驱动系统(DCDirves),交流驱动系统又可分为感应电机驱动系统(IMDrives)和同步电机驱动系统(SMDrives),同步电机驱动系统又可分为永磁同步电机驱动系统(PMSMDrives)和开关磁阻电机驱动系统(SRMDirves)。当前商业化电动汽车中应用的动力驱动系统有三类:直流驱动系统、感应电机驱动系统和永磁同步电机驱动系统,**产品分别有标致106EV、通用EVI和本田EVlPus。随着电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展,数字化交流驱动系统。上海应用电动车用电动机产业永磁同步电机具有高比功率(可以远大于1kW/kg)、高效率(可达到97%)、高功率因素和高成本等特点。
H桥的得名缘于其原理图的外观,它能够使电机绕组中的电流沿两个方向运动。要理解这一点,H桥必须被分为两个部分,或两个半桥。Q1和Q2构成一个半桥,而Q3和Q4构成另一个半桥。每个半桥都能够控制BDC电机一端的导通与关断,使其电势为供应电压或地电位。例如,当Q1导通,Q2关断时,电机的左端将处于供电电压的电势。导通Q4,保持Q3关断将使电机的相反端接地。标注有箭头的IFWD显示了该配置下电流的流向。注意,每个MOSFET的两端都跨接有一个二极管(D1-D4)。这些二极管保护MOSFET免遭MOSFET关断时由BEMF产生的电流尖峰的破坏。只有在MOSFET内部的二极管不足以消耗BEMF电流时,才需要这些二极管。电容(C1-C4)是可选的。这些电容的值通常不大于10pF,它们用于减少由于换向器起拱产生的RF辐射。在前向和后向模式中,桥的一端处于地电势,另一端处于VSUPPLY。IFWD和IRVS箭头分别描绘了前向和后向运行模式的电路路径。在惯性滑行(Coast)模式中,电机绕组的接线端保持悬空,电机靠惯性滑行直至停转。刹车(Brake)模式用于快速停止BDC电机。在刹车模式下,电机的接线端接地。当电机旋转时,它充当一个发电机。将电机的引线短路相当于电机带有无穷大负载,可使电机快速停转。
PMDC电机的缺点是永磁体的磁性会随着时间的推移逐渐衰退。某些PMDC电机的永磁体上还绕有绕组,以防止磁性丢失的情况发生。PMDC电机的性能曲线(电压与速度关系曲线)的线性非常好。电流与转矩成线性关系。由于定子磁场是恒定的,所以这类电机对电压变化的响应非常快。有刷直流电机并激并激有刷直流(Shunt-woundBrushedDC,SHWDC)电机的励磁线圈与电枢并联。励磁线圈中的电流与电枢中的电流相互**。因此,这类电机具有***的速度控制能力。SHWDC电机通常用在需要五个或五个以上马力的应用中。在SHWDC电机中,不会出现磁性丢失的问题,因此它们通常比PMDC电机更加可靠。有刷直流电机串激串激有刷直流(Series-woundBrushedDC,SWDC)电机的励磁线圈与电枢串联。由于定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加,因此这类电机是大转矩应用的理想之选。SWDC电机的缺点是它不能像PMDC和SHWDC电机那样对速度进行精确控制。有刷直流电机复激复激(CompoundWound,CWDC)电机是并激和串激电机的结合体。CWDC电机可产生串激和并激两种磁场。CWDC电机综合了SWDC和SHWDC电机的性能,它具有比SHWDC电机更大的转矩,又能提供比SWDC电机更佳的速度控制[2]。电动汽车运行性能的好坏主要是由其驱动系统决定的。
线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上,此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘,由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上,换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2,当电枢旋转时,电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通[1]。有刷直流电机有刷直流电机的种类编辑语音①有刷盘式绕组电机。有刷盘式绕组电机以稀土材料粘结在一缸体上,漆包铜线绕成的盘式绕组置于缸体之内,构成转子。电机相位靠机械式换相器调整。机械式换相器是靠固定的炭制电刷与转动的铜制换相面摩擦来调整电压相位的。这种电机在使用中电刷一直在磨损,电机的寿命很难超过2000h。同时,由于电机的转速较高,必须采取两级齿轮减速,这就带来了两个问题,一是噪声较大,二是效率损失大,经减速后的电机额定效率往往只能达到68%~72%。而电动自行车所用的蓄电池的容量是有限的,一般就是36V/12Ah的容量,如电机效率不高,将使电耗增加,影响续行里程。②有刷印制绕组电机。有刷印制绕组电机以印制铜箔板作为绕组,电机重量减轻了。由于这种电机全部是在自动生产线上生产的,工艺有可靠保证,从而使电机的寿命提高到3000h,噪声大幅度下降。电机是电动汽车的驱动单元,它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性。上海常见电动车用电动机模型
电动汽车驱动系统由牵引电机、电机控制器、机械传动装置、车轮等构成。上海常见电动车用电动机模型
它的技术性能直接影响车辆运行的动力性和经济性,所以需要通过计算机辅助设计,对电机的电磁场、温度场和应力场进行有限元分析。选择设计符合电动汽车运行要求的电机,具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高、功率密度大和可靠性高的特性。如对感应电机,要求提高额定工作点(基频100Hz以上)和工作电流密度,降低铜耗(高导电率材料)和铁耗(高磁导率)。而且,电机采用液体冷却提高热容量,减少体积和质量。电机技术与电力电子技术、微电子技术和控制技术完美结合,**后发展成为可靠、易维护、高功率密度、高集成度的智能电机。牵引电机种类多,应用在电动汽车上的电机主要包括直流电机、鼠笼式感应电机、永磁同步电机(包括永磁无刷直流电机)和开关磁阻电机。驱动系统直流电机直流电机具有调速性能好平滑和精确、控制简单、成本低、笨重和维护性差等特点。串励式直流电机起动转矩高和宽恒功率调速范围,适合在牵**域应用。直流电机的调速方式有电枢变阻、电枢调压和改变磁通三种。电力电子技术和微电子技术的发展使得直流斩波技术在现代直流调速中飞速发展,PWNI式IGBT斩波器流行,使得直流电机的功率因数、工作效率(80%~90%)、动态性能和转矩脉动性得到明显改善。上海常见电动车用电动机模型
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