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电动观光车驱动电机的分类、特点和优劣势分析

作者:创始人 日期:2022-05-08 人气:10148

       电动观光车是属于区域用电动车的一种是种专为旅游景区,公园,大型游乐园,封闭社区,校园,花园式酒店,度假村,别墅区,城市步行街,港口等区域开发的自驾游,区域巡逻,代步专用的环保型电动乘用车辆、其车外观设计优美,空间实用性大,操作方便,为国内旅游景地普遍使用。电机作为电动观光车最重要的部件之一,各大厂商纷纷选择各类电机运用在自家的产品上。而不同的电机到底有什么差别?又各自被运用到哪些车型上去了?

      什么是电机? 所谓电机,就是将电能与机械能相互转换的一种电力元器件。 当电能被转换成机械能时,电机表现出电动机的工作特性;当机械能被转换成电能时,电机表现出发电机的工作特性。大部分电动汽车在刹车制动的状态下,机械能将被转化成电能,通过发电机来给电池回馈充电。 电动机的发展状态及分类 电动汽车经常采用的驱动电机有直流电机异步电机永磁同步电机开关磁阻电机四类。 直流电动机 最早应用于电动汽车的是直流电机,这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展,异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能,这些类型的电机正在逐步取代直流电机。

直流电动机是入门级电动车、电动观光车、电动巡逻车普遍使用的一种类型;

直流电机优点:成本低、易控制、调速性能良好 缺点:结构复杂、转速低、体积大、维护频繁 特性:在电动汽车发展早期,直流电机被作为驱动电机广泛应用,但是由于其结构复杂,导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制,长时间工作会产生损耗,增加维护成本。

此外,直流电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,会造成高频电磁干扰,影响整车其他电器性能。因此,目前电动汽车行业已经基本将直流电动机淘汰。 

永磁同步电动机在噪音以及控制精度环节更为优秀;

永磁式电动机根据定子绕组的电流波形的不同可分为两种类型,一种是无刷直流电机,它具有矩形脉冲波电流;另一种是永磁同步电机,它具有正弦波电流。

这两种电机在结构和工作原理上大体相同,转子都是永磁体,减少了励磁所带来的损耗,定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩,所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构,工作时不会产生换向火花,运行安全可靠,维修方便,能量利用率较高。

永磁式电动机的控制系统相比于交流异步电机的控制系统来说更加简单。但是由于受到永磁材料本身的限制,在高温、震动和过流的条件下,转子的永磁体会产生退磁现象,所以在相对复杂的工作条件下,永磁式电机容易发生损坏,故这一块还有待继续发展改善。

而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高,目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动汽车驱动方案。像日本、欧洲,要么是使用轻稀土的永磁材料做永磁电机,要么是直接改用无需稀土材料但对控制器设计要求更高的开关磁阻电机。

优点:效率高、结构简单、体积小、重量轻 缺点:成本较高、高温下磁性衰退


特性:所谓永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动汽车的车速将最终被控制。 与其他类型的电机相比较,永磁同步电机最大优点就是具有较高的功率密度与转矩密度,说白了,就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。这也是在对空间与自重要求极高的新能源汽车行业,永磁同步电机成为首选的主要原因。 但是,它也有自身的缺点,转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下,会产生磁性衰退的现象,使得电机容易发生损坏

★交流异步电机 交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便、实现动能回收更为容易。

      交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动汽车上应用最广的电机。 但在高速运转的情况下电机的转子发热严重,工作时要保证电机冷却,同时异步电机的驱动、控制系统很复杂,电机本体的成本也偏高,另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场,故相与永磁电机和开关磁阻电机相比,异步电机的效率和功率密度偏低,不是能效最优化的选择。 异步电动机应用的较多的地区是美国,这也被人为是和路况有关。在美国,高速公路已经具有一定的规模,除了大城市外,汽车一般以一定的高速持续行驶,所以能够让高速运转而且在高速时有较高效率的异步电动机得到广泛应用。 优点:结构简单、可靠性好、成本易控 缺点:效率低、调速性差

特性:相比于永磁同步电机,异步电机的优点是成本低、工艺简单、运行可靠耐用、维修方便,而且能忍受大幅度的工作温度变化。 反之,温度大幅变化会损坏永磁同步电动机。尽管在重量和体积方面,异步电动机并不占优,但其转速范围广泛以及高达20000rpm左右的峰值转速,即使不匹配二级差速器也能够满足该级别车型高速巡航的转速需求,至于重量对续航里程的影响,高能量密度的电池能够“掩盖”电机重量的优势。



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