电动汽车轮毂电机,为什么电动汽车很多都是用永磁同步电机

1.永磁同步电机

电动汽车轮毂电机,为什么电动汽车很多都是用永磁同步电机

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流电动汽车轮毂电机。此时转子动能转化为电能,永磁同步电机作发电机(generator)用;此外,当定子侧通入三相对称电流,由于三相定子在空间位置上相差120,所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场,转子旋转磁场中受到电磁力作用运动,此时电能转化为动能,永磁同步电机作电动机(motor)用。

电动汽车轮毂电机,为什么电动汽车很多都是用永磁同步电机

优点:

电动汽车轮毂电机,为什么电动汽车很多都是用永磁同步电机

1.效率高:因为它的励磁磁场(转子磁场)是由磁铁提供的,所以省去一部分励磁磁场所需的电能。

2.调速范围大:由于他是永磁作为励磁磁场,因此调整电流与频率即可很大范围调整电机的功率和转速。

3.体积小重量轻:因为它的结构简单,因此无论体积还是重量都相对较小。

4.发热小,密封性强,免维护。

缺点:

1.抗震性较差:由于现在大部分永磁材料都采用钕铁硼强磁材料,这种材料较为硬脆,因此受到强烈震动有可能会碎裂。

2.抗热冲击较差:由于转子采用磁性材料,而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁,因此会造成动力下降

得益于我国稀土资源优势,电动机主流为永磁同步电动机,如比亚迪,北汽等新能源车企大部分使用的都是永磁同步电机。

2.异步电机

异步电动机,又称感应电动机,是1885年由意大利物理学家和电气工程师费拉里斯发明。它是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

优点:

1.结构简单稳定性好,抗震动性能优越。

2.不存在衰退现象,因为它的磁场并不依靠磁铁产生,这就使得它的工作温度和退磁性都比永磁同步电机要好。只要不损坏,就不存在动力下降的问题。

3.功率大,恒速性能强,因为它的磁场会根据输入的电流变化而变化(一个可变过程),这就使得它在空载到满载的过程中能够接近恒速变化。

缺点:

1.可调速性不好,因为恒速性能好,自然调速就比较困难,所以装备交流异步电机的特斯拉控制器极其昂贵。

2.需要交流电才能运转,新能源汽车都采用电池供电,电池属于直流电,这里就设计直流转交流的过程,而这一过程处理在世界上都还没有一个较为满意的解决办法,更何况特斯拉这种1.9秒破百的电机瞬间电流能够达到上百安倍,这又将是一个挑战。

所以基于机上这些原因,大部分的电动汽车都采用永磁同步电机,而特斯拉这种较为昂贵的汽车才会使用交流异步电机。因为

1. 转矩密度大。相比于spm,ipm的凸极能够提供额外转矩。

2. 运行范围大。负的d轴电流可以既提供额外的凸极转矩,又减小转子旋转产生的电动势。这样的话,对于固定电压的变频器来说,ipm能够提供比spm更大的运行范围。

3. 相比于异步电机,ipm不需要对转子励磁,减小转子铜损。(因为转子一般散热都比较难)

当然,我觉得异步电机也是一个好选择,典型代表是特斯拉modelS。异步电机相比于同步机的最大好处就是稳定,不怕失步,不怕退磁。可以对转子任意励磁,这样不怕转子电动势的反冲。

另外,开关磁阻电机也是一种常见选择,它扭矩大,无需永磁铁,可以用作轮毂直驱。

总之,你说电动汽车用ipm,其实也不准确。目前看来ipm是体积和效率比较有优势吧,但没有什么是定数的科科。永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流。

永磁同步电动机的结构与上面提到的直流电动机相似,这样便可具备无刷直流电动机结构简单、运行可靠、功率密度大、调速性能好等特点。与此同时,由于永磁同步电动机采用的驱动方式不同于直流电动机,所以,在噪音以及控制精度环节,永磁同步电动机更胜一筹。

永磁同步电动机的使用对于电动车的乘坐舒适性也有帮助。通常情况下,我们把乘员舱的静音性当做衡量一款汽车舒适性的因素之一,对于一般用户而言,这样的衡量标准电动车同样适用。目前的电动车大多只提供一级减速器,所以,电动机的转速较高,受电动机驱动方式、装配精度以及各个部件间的匹配等因素影响,车辆行驶时电动机发出的噪音有可能影响到车内乘员的乘坐舒适性。当然,我们并不能否然整车隔音工程的作用,但仅评价对噪音源的控制,永磁同步电动机还是有一定优势,另外,它的体积也更小,换言之,布置更为灵活,更轻的自重对整车重量也有所贡献。

2022-06-10

2022-06-10