简析电动汽车电机技术发展新方向

作者:永利皇宫电气网 2019-08-19 16:23阅读:70

永磁体是众多家用和工业设备的重要组成部分。它们在可再生能源领域尤其重要,包括电动汽车发动机。目前,这些磁铁是以稀土元素钕和镝为基础的,在电动汽车的设计中,稀土元素钕和镝的价格越来越高。欧盟已经开始努力消除或大幅减少对永磁体中重稀土的需求。他们正在研究一些新的微观结构工程策略,这将大大提高纯轻稀土磁铁的性能。
 
目前,电动汽车用大功率密度电机主要采用稀土永磁电机。随着成本的不断提高和稀土磁性材料的局限性和稀缺性,工业界开始朝着新的方向解决这一问题。在廉价的工程磁性材料出现之前,替代机器类型可以提供适当的解决方案。感应电动机和单绕组转子电动机都成为电动汽车电动机的有吸引力的替代品。
 
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感应电动机(IM)是一种非磁性的选择,长期以来被一些电动汽车制造商所青睐,作为永磁电动机的替代品。它具有可靠性高、故障模式好、效率高等优点。典型的电动汽车感应电动机非常简单,由一个绕组三相定子和一个鼠笼式转子组成,如图1所示。它的工作方式很简单。当定子绕组由三相电压供电时,产生电流和磁场。定子旋转磁场将电压引入鼠笼式转子。转子的感应电压引起电流和转矩。定子的旋转场与转子的旋转场相互作用。这将产生扭矩,使电机轴转动。采用专有的转子设计和铜制造技术,对特斯拉电动汽车的IM性能进行了优化。
 
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近年来,又出现了一种电动汽车电机的设计方案,即单激励同步电机(SESM)。示意图如图2所示。这种新的电动汽车电机技术已在工业系统中广泛应用多年,是PM和IM的替代品。电动机由绕组三相定子和绕组单相转子组成。转子由一对滑环驱动,由于可靠性问题,这是不必要的。但在这种结构下,转子磁链可以直接控制,在控制能力上具有很大的优势。永磁电机(PMM)是为满足低速大转矩的要求而设计的一种大磁通电机。这种大磁通量在高速下是不必要的,必须通过使用磁场衰减来减小。这是一种通过定子产生反磁场来减少磁铁产生的磁场以支持高速运行的方法。由于SESM可以完全控制转子电流,因此可以根据高速运行的要求降低转子的磁通量。顺便说一下,这是普通电动汽车最耗时的操作点。
 
这些替代电机设计进一步表明,电动/混合动力汽车(XEV)行业仍在基本水平上发展,创新将为半导体行业创造许多未来的设计机会。我们正在开发一些励磁模块方案来控制SESM磁场的线圈电流。
 

关键词: 电动汽车电机技术

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