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為什么電動汽車很多都是用永磁同步電機?

作者:機械網 車床 2022-06-25 10:48:13 為什么   什么   電動汽車   汽車   很多   都是   永磁同步電機   同步電機

  1.永磁同步電機

  永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機,永磁體作為轉子產生旋轉磁場,三相定子繞組在旋轉磁場作用下通過電樞反應,感應三相對稱電流。此時轉子動能轉化為電能,永磁同步電機作發電機(generator)用;此外,當定子側通入三相對稱電流,由于三相定子在空間位置上相差120,所以三相定子電流在空間中產生旋轉磁場,轉子旋轉磁場中受到電磁力作用運動,此時電能轉化為動能,永磁同步電機作電動機(motor)用。

  優點:

  1.效率高:因為它的勵磁磁場(轉子磁場)是由磁鐵提供的,所以省去一部分勵磁磁場所需的電能。

  2.調速范圍大:由于他是永磁作為勵磁磁場,因此調整電流與頻率即可很大范圍調整電機的功率和轉速。

  3.體積小重量輕:因為它的結構簡單,因此無論體積還是重量都相對較小。

  4.發熱小,密封性強,免維護。

  缺點:

  1.抗震性較差:由于現在大部分永磁材料都采用釹鐵硼強磁材料,這種材料較為硬脆,因此受到強烈震動有可能會碎裂。

  2.抗熱沖擊較差:由于轉子采用磁性材料,而電機在運行或者環境溫度過高情況下會引起磁鐵退磁,因此會造成動力下降

  得益于我國稀土資源優勢,電動機主流為永磁同步電動機,如比亞迪,北汽等新能源車企大部分使用的都是永磁同步電機。

  2.異步電機

  異步電動機,又稱感應電動機,是1885年由意大利物理學家和電氣工程師費拉里斯發明。它是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產生電磁轉矩,從而實現機電能量轉換為機械能量的一種交流電機。

  優點:

  1.結構簡單穩定性好,抗震動性能優越。

  2.不存在衰退現象,因為它的磁場并不依靠磁鐵產生,這就使得它的工作溫度和退磁性都比永磁同步電機要好。只要不損壞,就不存在動力下降的問題。

  3.功率大,恒速性能強,因為它的磁場會根據輸入的電流變化而變化(一個可變過程),這就使得它在空載到滿載的過程中能夠接近恒速變化。

  缺點:

  1.可調速性不好,因為恒速性能好,自然調速就比較困難,所以裝備交流異步電機的特斯拉控制器極其昂貴。

  2.需要交流電才能運轉,新能源汽車都采用電池供電,電池屬于直流電,這里就設計直流轉交流的過程,而這一過程處理在世界上都還沒有一個較為滿意的解決辦法,更何況特斯拉這種1.9秒破百的電機瞬間電流能夠達到上百安倍,這又將是一個挑戰。

  所以基于機上這些原因,大部分的電動汽車都采用永磁同步電機,而特斯拉這種較為昂貴的汽車才會使用交流異步電機。因為

  1. 轉矩密度大。相比于spm,ipm的凸極能夠提供額外轉矩。

  2. 運行范圍大。負的d軸電流可以既提供額外的凸極轉矩,又減小轉子旋轉產生的電動勢。這樣的話,對于固定電壓的變頻器來說,ipm能夠提供比spm更大的運行范圍。

  3. 相比于異步電機,ipm不需要對轉子勵磁,減小轉子銅損。(因為轉子一般散熱都比較難)

  當然,我覺得異步電機也是一個好選擇,典型代表是特斯拉modelS。異步電機相比于同步機的最大好處就是穩定,不怕失步,不怕退磁。可以對轉子任意勵磁,這樣不怕轉子電動勢的反沖。

  另外,開關磁阻電機也是一種常見選擇,它扭矩大,無需永磁鐵,可以用作輪轂直驅。

  總之,你說電動汽車用ipm,其實也不準確。目前看來ipm是體積和效率比較有優勢吧,但沒有什么是定數的科科。永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機,永磁體作為轉子產生旋轉磁場,三相定子繞組在旋轉磁場作用下通過電樞反應,感應三相對稱電流。

  永磁同步電動機的結構與上面提到的直流電動機相似,這樣便可具備無刷直流電動機結構簡單、運行可靠、功率密度大、調速性能好等特點。與此同時,由于永磁同步電動機采用的驅動方式不同于直流電動機,所以,在噪音以及控制精度環節,永磁同步電動機更勝一籌。

  永磁同步電動機的使用對于電動車的乘坐舒適性也有幫助。通常情況下,我們把乘員艙的靜音性當做衡量一款汽車舒適性的因素之一,對于一般用戶而言,這樣的衡量標準電動車同樣適用。目前的電動車大多只提供一級減速器,所以,電動機的轉速較高,受電動機驅動方式、裝配精度以及各個部件間的匹配等因素影響,車輛行駛時電動機發出的噪音有可能影響到車內乘員的乘坐舒適性。當然,我們并不能否然整車隔音工程的作用,但僅評價對噪音源的控制,永磁同步電動機還是有一定優勢,另外,它的體積也更小,換言之,布置更為靈活,更輕的自重對整車重量也有所貢獻。

為什么電動汽車很多都是用永磁同步電機?

為什么電動汽車很多都是用永磁同步電機?

為什么電動汽車很多都是用永磁同步電機?

  永磁同步電機最大的特點就在于擁有非常高的功率密度和扭矩密度,也就是說,在同樣的重量和體積下,永磁同步電機能輸出更高的功率和扭矩。同理,在相同的功率和扭矩情況下,采用永磁同步電機就可以獲得最小的重量和體積。此外,永磁同步電機還擁有噪音較小的特點,這對于家用轎車來說也是非常重要的優勢。

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