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电动汽车开关磁阻电机简介

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  • 发布时间:2017/10/20 16:52:00
  • 作者:ly_yinhe

电动汽车开关磁阻电机结构

  电动汽车开关磁阻电机的基本组成部件有转子、定子和电子开关,如图所示。

电动汽车开关磁阻电机结构示意图

图示:电动汽车开关磁阻电机结构示意图

01转子

  电动汽车开关磁阻电机的转子由导磁性能良好的硅钢片叠压而成,转子的凸极上无绕组。开关磁阻电机转子的作用是构成定子磁场磁通路,并在磁场力的作用下转动,产生电磁转矩。转子的凸极个数为偶数。实际应用的开关磁阻电机的转子凸极最少有4个(2对),最多有16个(8对)。

02定子

  电动汽车开关磁阻电机的定子铁心也是由硅钢片叠压而成的,成对的凸极上绕有两个互相串联的绕组。定子的作用是定子绕组按顺序通电,产生的电磁力牵引转子转动。定子凸极的个数也是偶数,最少的有6个,最多的有18个。

  定子和转子的极数组合见表,目前应用较多的四相8/6极结构和三相6/4极结构。

电动汽车开关磁阻电机的极数组合

相数 3 4 5 6 7 8 9
定子极数 6 10 10 12 14 16 18
转子极数 4 6 8 10 12 14 16
步进角/(°) 30 15 9 9 4.25 3.21 2.5

电动汽车开关磁阻电机原理

  与其他类型的电机相比,开关磁阻电机的结构和工作原理都有很大的不同。电动汽车开关磁阻电机的定子和转子均为双凸极结构,依据磁路磁阻最小原理产生电磁转矩,使转子转动。

  开关磁阻电机的定子双凸极上绕有集中绕组,转子凸极上没有绕组。其电磁转矩产生如图所示。

四相8/6极开关磁阻电机原理图

图示:四相8/6极开关磁阻电机原理图

  图中仅画出其中一相绕组(A相)的连接情况。当定子、转子凸极正对时,磁阻最小;当定子、转子凸极完全错开时,磁阻最大。当B相绕组施加电流时,由于磁通总是选择磁阻最小的路径闭合,为减少磁路的磁阻,转子将顺时针旋转,直到转子凸极2与定子凸极B的轴线重合。

  当各电子开关依次控制A、B、C、D四个定子绕组通电时,转子就会不断受电磁力的作用而持续转动。如果定子绕组按D-A-B-C的顺序通电,则转子就会逆着励磁顺序以逆时针方向连续旋转。反之,若按B-A-D-C的顺序通电,则电动汽车电机转子就会沿顺时针方向转动。

  根据定子、转子凸极对数的配比,开关磁阻电机可以设计成不同的结构,如图所示。

开关磁阻电机的不同凸极配比

图示:开关磁阻电机的不同凸极配比

电动汽车开关磁阻电机特点

  新能源汽车开关磁阻电机作为一种新型调速电机,在电动汽车领域应用的主要优势如下:

  ①通过适当的控制策略和系统设计,开关磁阻电机能满足电动汽车四象限运行要求,具有较强的再生制动能力,并在高速运行区域内能保持较强的制动能力;

  ②开关磁阻电机驱动系统有良好的散热性能,功率密度大,减少了电机的体积和重量,节省了电动汽车的有效空间;

  ③开关磁阻电机能在很宽的功率和转速范围内保持高效率,能有效提高电动汽车一次充电的续驶里程;

  ④开关磁阻电机可以达到良好控制特性,而且容易智能化,从而能通过编程和替换电路元器件,满足不同类型电动汽车的运行要求;

  ⑤开关磁阻电机结构简单,成本低,制造工艺简单;

  ⑥开关磁阻电机可控参数多,调速性能好,适于频繁起动、停止以及正反转运行。

  开关磁阻电机的不足主要有:

  ①虽然结构简单,但其设计和控制较复杂,开关磁阻电机设计和控制要求非常精细,电机的主电路较复杂。当电机的凸极数较多时,主接线数就多,电机的主电路较复杂;

  ②电磁转矩的脉动较大,在特定频率下会产生谐振,这些都使得开关磁阻电机噪声和振动较大。