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直流电机结构及其特点

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-09-06 15:45:00【

  电动汽车直流电机大致可分为永磁式电机和绕组式电机。前者没有励磁绕组且永磁体的磁场是不可控制的,后者有励磁绕组且磁场可由直流电流控制。在电动汽车所采用的电机中,小功率电机采用的是永磁电机,而大功率的电机,大多采用的是串励、并励以及复励电机等一样的有励磁绕组的电机。

  直流电机的结构由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子,定子的主要作用是产生磁场,由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子,其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势,是直流电机进行能量转换的枢纽,所以通常又称为电枢,由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。在电机的定子和转子之间留有气隙,气隙的大小以及定子和转子的结构形式对电机的性能有重要影响。

  电动汽车直流电机驱动系统中的直流电机通常采用串励电机和他励电机,基本转速以下为恒转矩区,基本转速以上为恒功率区。在恒转矩区,励磁电流保持不变,通过改变电枢电压来控制转矩。在高速恒功率区,电枢电压不变,通过改变励磁电流或弱磁来控制转矩。它的这种特性很适合汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的要求,而且直流电机结构简单,易于平滑调速,控制技术成熟,所以直到20世纪80年代中期,它仍是国内外的主要研发对象。几乎所有早期的电动汽车都采用直流电机驱动系统。

  电动汽车专用直流电机的结构和一般直流电机的结构没有显著的差别,同一般工业用电机相比,电动汽车专用电机应具有以下所示的特点:

  1)电枢轴要延长,以便安装用于速度检测的脉冲发生器和推力轴接头。

  2)转子直径要设计得小些,轴长要设计得长些,以适应高速旋转。

  3)为了便于散热,电枢槽要设计得多些。

  4)为了方便对换向器片、电刷等进行定期检查和维护,检查口应制造得大些。

  5)为了防止由于振动而引起电刷的误动作,应提高电刷的预紧压力。

  6)和其他电动汽车用电机相同,最大功率和额定功率记录在铭牌上。

  因此,电动汽车专用直流电机和通用的电机相比,需要考虑耐高温性、抗振动性、低损耗性、抗负荷波动性等,此外还有小型轻量化、免维护性等技术上的难题。除此之外,电动汽车用直流电机大多在较低的电压下驱动,同时又是大电流电路,因此需要注意连线的接触电阻。

  然而,直流电机的效率和转速相对较低,运行时需要电刷和机械换向装置,机械换向结构易产生电火花,不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用,其换向器维护困难,很难向大容量、高速度发展。此外,电火花产生的电磁干扰对高度电子化的电动汽车来说也是致命的。直流电机价格高,体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展,直流驱动系统与其他驱动系统相比,已大大处于劣势。因此,目前国外各大公司研制的电动汽车电机驱动系统已逐渐淘汰了直流电机驱动系统。

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