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电动汽车用直流电机简介
文章出处:    作者:    发布时间:2021/7/27 14:16:06

在早期开发的电动汽车上都采用直流电机,即使到现在,还有一些电动汽车上仍使用直流电动机来驱动。但由于存在电刷和机械换向器,不但限制了电机过载能力与速度的进一步提高,而且如果长时间运行,势必要经常维护和更换电刷和换向器。
  一、电动汽车直流电机结构
  电动汽车直流电机主要由定子、转子及换向器组成
  01、定子
  直流电机的定子也称为主磁极,其主要构成是磁极铁心和磁极绕组。
  ① 主磁极:主磁极的作用是在定子和转子之间的气隙中建立磁场,使得通电电枢产生电磁转矩。主磁极铁心通常由厚度为0.5~1mm的低碳钢片叠装而成,在磁极铁心上绕有励磁绕组。主磁极总是成对出现,通电后形成的N极和S极互相间隔排列。
  ② 电刷组件:电刷的作用是将直流电引向转动的电枢绕组,并与换向器配合,使得电枢绕组的电流及时换向,以产生方向不变的电磁转矩。电刷组件由电刷、刷架、电刷弹簧等组成,电刷架固定在端盖上。
  02、转子
  直流电机的转子也称为电枢,由电枢铁心和电枢绕组构成,转子总成还包括换向器。
  ① 电枢铁心:电枢铁心由厚度为0.35~0.5mm的硅钢片叠装而成,铁心本身构成电机主磁路的一部分,铁心上面的槽用来嵌装电枢绕组。
  ② 电枢绕组:电枢绕组在磁场中通电后产生电磁转矩,电磁转矩带动电枢绕组运动。电枢有多匝绕组,按一定的绕制方式嵌装在电枢铁心的槽中。每匝电枢绕组都与换向片连接形成闭合回路。
  03、换向器
  换向器的作用是使电枢绕组中的电流及时换向,将从电刷输入的直流电转换为电枢绕组的交流电。换向器是由许多铜片组成的,各铜片用云母片绝缘。
  二、电动汽车直流电机特点
  与交流电机、无刷直流电机以及开关磁阻电机等其他新能源汽车电机相比,直流电机的优点如下:
  ① 调速性能良好:直流电机具有良好的电磁转矩控制特性,可实现均匀平滑的无级调速,具有较宽的调速范围。
  ② 起动性能好:直流电机具有较大的起动转矩。
  ③ 具有较宽的恒功率范围:直流电机恒功率输出范围较宽,可确保电动汽车具有较好的低速起动性能和高速行驶能力。
  ④ 控制较为简单:直流电机可采用斩波器实现调速控制,具有控制灵活且高效、质量轻、体积小、响应快等特点。
  ⑤ 价格便宜:直流电机的制造技术和控制技术都比较成熟,其控制装置简单、价格较低,因而整个直流驱动系统的价格较便宜。
  直流电机的主要缺点:
  ① 效率低:比交流电机的效率低。
  ② 维护工作量大:有刷直流电机工作时电刷和换向器之间会产生换向火花,换向器容易烧蚀。
  ③ 转速低:转速越高,电刷和换向器产生的火花越大,这限制了直流电机转速的提高。
  ④ 质量和体积大:直流电机功率密度低,质量大,体积也大。
  三、电动汽车直流电机控制系统
  一般而言,直流电机的转速控制可以通过两种方法实现,即电枢控制和励磁控制。电枢调速方式属于恒转矩调速,励磁调速方式属于恒功率调速。当直流电机电枢电压减小时,电枢电流和电机转矩就会降低,由此引起电机转速降低。反之,当电枢电压增加时,电机转矩就会增加,由此会引起电机转速增加。由于电枢的最大允许电流不变,且磁场是固定的,电枢电压的控制可在任何转速下保持最大转矩不变。然而,由于电枢电压不能超过其额定值,这种控制方法只适于直流电机的工作转速低于基速的场合。
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