在早期开发的电动汽车上都接纳直流电机,纵然到现在,尚有一些电动汽车上仍使用直流电念头来驱动。但由于保存电刷和机械换向器,不但限制了电机过载能力与速率的进一步提高,并且若是长时间运行,势须要经常维护和替换电刷和换向器。另外,由于消耗保存于转子上,使得散热难题,限制了电机转矩质量比的进一步提高。鉴于直流电念头保存以上缺陷,在新研制的电动汽车上已基本不接纳直流电念头。
电动汽车直流电机主要由定子、转子及换向器组成,其结构如图所示。
图示:电动汽车直流电机机构
直流电机的定子也称为主磁极,其主要组成是磁极铁心和磁极绕组。
① 主磁极:主磁极的作用是在定子和转子之间的气隙中建设磁场,使得通电电枢爆发电磁转矩。主磁极铁心通常由厚度为0.5~1mm的低碳钢片叠装而成,在磁极铁心上绕有励磁绕组。主磁极总是成对泛起,通电后形成的N极和S极相互距离排列。
② 电刷组件:电刷的作用是将直流电引向转动的电枢绕组,并与换向器配合,使得电枢绕组的电流实时换向,以爆发偏向稳固的电磁转矩。电刷组件由电刷、刷架、电刷弹簧等组成,电刷架牢靠在端盖上。
直流电机的转子也称为电枢,由电枢铁心和电枢绕组组成,转子总成还包括换向器。
① 电枢铁心:电枢铁心由厚度为0.35~0.5mm的硅钢片叠装而成,铁心自己组成电机主磁路的一部分,铁心上面的槽用来嵌装电枢绕组。
② 电枢绕组:电枢绕组在磁场中通电后爆发电磁转矩,电磁转矩发动电枢绕组运动。电枢有多匝绕组,按一定的绕制方法嵌装在电枢铁心的槽中。每匝电枢绕组都与换向片毗连形成闭合回路。
换向器的作用是使电枢绕组中的电流实时换向,将从电刷输入的直流电转换为电枢绕组的交流电;幌蚱魇怯尚矶嗤槌傻,各铜片用云母片绝缘。
与交流电机、无刷直流电机以及开关磁阻电机等其他新能源汽车电机相比,直流电机的优点如下:
① 调速性能优异:直流电机具有优异的电磁转矩控制特征,可实现匀称平滑的无级调速,具有较宽的调速规模。
② 起动性能好:直流电机具有较大的起动转矩。
③ 具有较宽的恒功率规模:直流电机恒功率输出规模较宽,可确保电动汽车具有较好的低速起动性能和高速行驶能力。
④ 控制较为简朴:直流电机可接纳斩波器实现调速控制,具有控制无邪且高效、质量轻、体积小、响应快等特点。
⑤ 价钱自制:直流电机的制造手艺和控制手艺都较量成熟,其控制装置简朴、价钱较低,因而整个直流驱动系统的价钱较自制。
直流电机的主要弱点:
① 效率低:比交流电机的效率低。
② 维护事情量大:有刷直流电机事情时电刷和换向器之间会爆发换向火花,换向器容易烧蚀。
③ 转速低:转速越高,电刷和换向器爆发的火花越大,这限制了直流电机转速的提高。
④ 质量和体积大:直流电机功率密度低,质量大,体积也大。
一样平常而言,直流电机的转速控制可以通过两种要领实现,即电枢控制和励磁控制。电枢调速方法属于恒转矩调速,励磁调速方法属于恒功率调速。当直流电机电枢电压减小时,电枢电流和电机转矩就会降低,由此引起电机转速降低。反之,当电枢电压增添时,电机转矩就会增添,由此会引起电机转速增添。由于电枢的最大允许电流稳固,且磁场是牢靠的,电枢电压的控制可在任何转速下坚持最大转矩稳固。然而,由于电枢电压不可凌驾其额定值,这种控制要领只适于直流电机的事情转速低于基速的场合。
另外,当电枢电压值恒定,直流电机的励磁电压削弱时,电机的感应电动势就会降低。由于电枢电阻很小,电枢电流增大的水平比磁场削弱的水平要大,因此,电机转矩增添,电机转速也随之增大。由于电枢的最大允许电流是常数,以是当电枢电压坚持稳固时,无论转速多大,感应电动势都是恒定的。因此,电机所允许的最大功率恒定,允许的最大转矩随电机转速的转变而逆向转变。以是,为使电动汽车的直流电机有较宽的转速控制规模,电枢控制必需和励磁控制相团结。
当电机转速在零与基速之间时,励磁电流坚持在额定值,接纳电枢控制。当电机转速凌驾基速时,电枢电压坚持在额定值,接纳励磁控制。接纳电枢与励磁控制相团结的控制方法所允许的最大转矩与最大功率。
电动汽车使用直流电机时的电机控制器一样平常以斩波方法事情,也称为直流斩波器,主要由功率开关?楹椭醒肟刂破髯槌。斩波器是直流电源和负载电机之间的一个周期性通断的开关控制装置,它的作用是改变供应电机的电压。现实上,它作为一个电压调理系统而事情,由于接纳斩去输入电压而酿成在时间上断续的脉冲输出,这类调理器因此而得名。
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