电气工程师揭秘电动汽车驱动电机的多样面纱与精彩特点

导语:电动汽车驱动电机是其核心组件,至关重要。四种主要类型的电机广泛应用于这一领域,分别是直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻。

直流有刷电机

直流有刷电机的设计相对简单,技术成熟,它们展现了卓越的转矩控制能力。这一优势使得直流有刷电机在80年代中期依然是国内外研究重点。但由于价格较高、体积和质量大,这些因素限制了它们在实际应用中的使用范围。

永磁无刷电机

永磁无刷系统包括方波驱动的无刷直流(BLD-CM)和正弦波驱动的无刷直流(PMSM)。这两类系统都拥有出色的功率密度,其控制方式与交流感应类似,但效率可以比后者提高6个百分点。因此,在现代车辆中,无论是在研发还是实际应用上,无brushless motors已成为热点。在性能方面,它们具备高能量密度、高效率以及体积小、惯性低等优点,使它们非常适合用于快速响应需求的汽车驱动系统。不过,由于成本较高,以及永磁材料通常只能承受12°C=0I以下温度,这些限制了其更广泛的地理适用性。目前,大多数日本研制的大型乘用车采用这种类型的引擎。

交流感应電機

交流感应電機是一種早期應用于電動車輛驅動的一種電機,它們具有結構簡單、小體積輕重低成本可靠运行特點。此外,它們不需要位置傳感器,這也是一個優點。不過,由於轉速調節範圍狹窄且轉矩特性不佳,因此這些特點使得它們不太適合頻繁啟動或加減速的情況下運行。在美國及歐洲所開發的大型乘用車中,這種類型較為常見。

開關磁阻電機(SRM)

SRM(開關磁阻)電機因其簡單可靠、高效运行範圍寬廣以及灵活控制而受到青睐。不過,這種設計存在著轉矩波動大噪聲問題並且需要位置檢測器來支持操作,因此實際應用的局限性也就不足為奇。

總結來說,每一款以上提到的四款電機都各自擁有一定的優缺點,但由於能源成本昂貴且珍贵,所以選擇最高效能之永磁無軋式馬達似乎最符合現代市場需求,並已被廣泛應用於功率小於100kW 的現代汽車上。在國外,一項名為「全輪驅動」的技術正在逐步取代傳統汽車部件,其中直接將一個或多個馬達與一個或多個輪子聯繫起來,以此替換掉變速箱、中間軸及其他複雜部件。而對於軍事領域,如越野車與輕裝甲坦克等,此技術尤為重要,因為它要求在極低轉速時仍能提供大量扭矩,特別是在軍事行動中如越野環境下運作。此技術近年來在美英法德等國家獲得了顯著進展,並開始被採納到相關領域中。

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