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EV,HEV,FCV实现了动力源从引擎到电机的转换。 以前:任何一个领域都是以直流电机为主流。 现在:由于驱动电机的逆变器的普及使得交流电机 成为主流。 (特别的,使用磁石的同步电机在逐渐的成为主流) 所有电机的工作原理遵循弗莱明左手法则 ?弗莱明左手法则:如果电流流过磁场中的导体,对于 导体将有力(力矩)f产生。 ?弗莱明右手法则:如果导体在磁场内移动,导体内将 产生感应电压V。 (1)动作原理 如左上图所示:导体1的电流方向 由外到里。 导体2的电流方向 由里到外。 根据弗莱明的左手法则 导体1的力的方向是 向下 导体2的力的方向是 向上 如右上图所示,根据导体各部分受力线圈做旋转运动。 线圈旋转180度后由于力的方向没有改变,旋转是 不能持续的。 如何使线圈持续旋转? 线圈旋转180度后改变电流的方向。 需要电刷和整流子 (2)特性 (1)动作原理 异步电机 (a)鼠笼型异步电机 (b)卷线型异步电机 (a)鼠笼型异步电机 转子设计为鼠笼的形状。 [特征] ?可以高速运行。 ?结构简单,小巧,紧凑。 ?价格便宜,牢固 ?容易维修。 (2)特性 相对旋转磁场的旋转速度(同期旋转速度ns[rpm] )异步电机的转子以滞后的转速(n[rpm])旋转。 n和ns的差为滑差,它是异步电机特性解析的一个重要参数。 (1)动作原理 同步电机的转子有以下3种构成: (a)永久磁石 (b)其他电源通过励磁做成的电磁石。 (c)具有方向性的磁性片 同步电机的转子和定子是以同样转速旋转的。 如下图所示,转子由没有磁极的磁性片构成时 只要有突极旋转磁场的磁极和磁性片可以相互吸引。 (2)特性 如下图所示δ与力矩特性为正弦波特性。 特别的,如右下图所示的同步电机由于包括磁极产生的力矩和磁阻产生的力矩导致它具有如图(b)所示的力矩曲线、 如今,永磁同步电机的普及在急速的扩大。 特别是IPM的高效率,高输出的特性在普及方面显得更加特殊。 [SPM的特征] ?结构上表面贴着圆弧状的磁石。 ?Ld=Lq的非突极电机。 ?具有优越的定力矩特性,定输出运行并不有优势。 [IPM的特征] ?结构上磁石是嵌入于转子内部的。 ?Ld<Lq的突极型电机。 ?突极型导致磁阻力矩的产生。 IPM电机的力矩方程式如下式所示。 T=P{φaiq+(Ld-Lq)idiq} 其中, P:极对数 φa:永磁的磁通 Ld,Lq :d,q轴电感 id,iq :d,q轴电流 第一项是磁力矩 第二项是由突极性所产生的磁阻力矩 (注) SPM没有突极性(Ld=Lq )不会产生磁阻力矩。 IPM使用的磁石 [结构] [特征] (集中卷) ?可以减少轴方向的尺寸和材料。 ?减少了铜损增加了铁损。 发生在电机上的各种损失因材料,结构的不同而异。代表性的损失有: (1)固定损失 (2)负载直接损失 (3)游离负载损失 [定子的结构] 如下图所示,铁心材料由约0.5mm厚的薄素钢板 重叠而成。 在slot内绕着3相交流绕组。 [总结] ?磁通通过绕组通电的铁板时产生涡流损失 和磁滞损失。 ?损失由铁心材料的不同而异。根据硅的含 有率而变化。 ?由于实际电机铁心内部磁通分布的不同, 损失系数会随定子环境的不同而变化。 永磁体是电机的构成中最能影响输出,效率等负载性能的因素。 基于成本的考虑,家电的电机以铁氧体磁石为主流。 基于轻,薄,短,小的考虑,希土类磁石的也逐渐出现。 永磁体 同向性:磁性材料在挤压的工序中外部强制加入磁场, 使得磁场方向自旋成同一方向后固化。 异向性:挤压的工序中外部不加入磁场,磁场方向杂乱。 [各种永磁体的主要特征] (1)磁钢(Alnico magnet):特性稳定广泛应用。 (2)铁氧体(Ferrite magnet):价格便宜广泛应用。 (3)稀土类:价格贵但磁性的保持力好。 (4)塑胶(Plastic magnet):性能不好非常便宜。 材料:铜线(有阻性低的电气特性) 结构:(ⅰ)直接卷在定子铁心的slot中。 (ⅱ)层层叠加
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