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电动汽车轮毂电机驱动系统分类

作者:nest      浏览次数:273     发布时间:2014-02-11

现代电动汽车驱动系统开发中,高功率密度和高效率驱动系统是追求的目标,当前主要有两种发展方向:一种高转速中置电机,其最高转速可达2000rpm,在相同输出功率下,电机体积和重量大大减小,但是,电机与车轮之间的功率传递过程中,离合器,减速器、差速器会带来损耗; 另一种方式是大转矩轮毂式电机驱动系统。大转矩电机在相同输出功率下体积和重量会增加大,由于省去了功率传递的机械系统,整个驱动系统的体积和重量减少了,简化了驱动系统能量传递的损耗,提高了整车的效率。

永磁轮毂电机主要包括:永磁同步电机、无刷直流电机、盘式永磁电机。按照电机内磁通的流向分类的话,分为径向磁通永磁轮式电机和轴向磁通永磁轮式电机。

 径向磁通永磁式电机主要有两种结构:高速内转子式和低速外转子式:

高速内转子电机的结构和永磁同步电机或直流无刷电机基本相同,必须按照固定速比的减速器与车轮相连,可以缩短驱动电机和车轮之间的机械传递装置,最高转速一般为4000rpm—20000rpm之间,多采用高减速比的行星齿轮变速机构,将车轮转速降到所涉及的范围内;电机的最高转速取决于线圈损耗、摩擦损耗及变速机构的承受能力因素的限制。高速内转子电机体积小、重量小和成本低,具有较高的功率密度,但是需要加行星齿轮变速结构,机械结构比较复杂。

低速外转子电机永磁转子直接安装在轮毂上,电机转速与车轮转速相等,不需要变速装置。低速外转子电机体积大,重量大,成本高,但结构简单,无需齿轮变速传动机构。这样可平衡整个驱动系统的重量和功率密度。

轴向磁通永磁电机结构是由两个盘式永磁转子和他们之间的定子组成:

 

 

a)      为轴向磁通表贴式永磁电机的轴向截面图和主要磁路结构,其定制为无槽的带绕铁心和多绕组组成,轴向充磁的永磁体直接装在转子盘的表面上,两个转子盘分别与转轴相连。主要有3个特点:1、采用无槽的定子铁心,消除了由槽引起的磁导率变化而带来的磁通波动  2、没有槽的支撑,绕组受电磁力和机械振动的影响不够坚固 3、有效气隙较大,定子绕组电感小,导致电机恒功率区有限,同时需要增大永磁体的用来以产生足够的气隙密度。

b)      为轴向磁通内置式永磁电机的轴向截面图及主要磁路结构,定制由环形定子铁心和对称的多相绕组组成,铁心两端的槽对称分布,切向充磁的永磁体装在转子铁心盘内。主要特点:1、定子绕组和转子永磁体都装在铁心内,电机坚固 2、合理设计定子直轴电感和交轴电感,从而使电机在弱磁区可以输出要求的转矩  3、具有凸极效应,输出转矩包括基本电磁转矩和磁阻转矩。


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