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。
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。
二、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。
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。
图示:开关磁阻电机的不同凸极配比
三、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。
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