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『汽车』多种电机在新能源汽车驱动中的应用总结( 四 )


(3).永磁电机作为驱动电机的优越性
①转矩、功率密度大、起动力矩大 。 永磁电机气隙磁密度可大大提高 ， 电机指标可实现最佳设计 ， 使得电机体积缩小、重量减轻 ， 同容量的稀土永磁电机体积、重量、所用材料可以减轻 30%左右 。 永磁驱动电机起动转矩大 ， 在汽车启动时能提供有效地启动转矩 ， 满足汽车的运行需求 。
②力能指标好 。 Y系列电机在60%的负荷下工作时,效率下降15% ,功率因数下降 30% ， 力能指标下降 40% 。 而永磁电机的效率和功率因数下降甚微,当电机只有 20%负荷时,其力能指标仍为满负荷的 80%以上 。 同时永磁无刷同步电机的恒转矩区比较长,一直延伸到电机最高转速的50%左右,这对提高汽车的低速动力性能有很大帮助 。
③高效节能 。 在转子上嵌入稀土永磁材料后,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子绕组无感生电流,不存在转子电阻和磁滞损耗,提高了电机效率 。 永磁电机不但可减小电阻损耗,还能有效地提高功率因数 。 如在25%-120%额定负载范围内永磁同步电机均可保持较高的效率和功率因素 。
④结构简单、可靠性高 。 用永磁材料励磁,可将原励磁电机中励磁线圈由一块或多块永磁体替代,零部件大量减少,在结构上大大简化 ， 改善了电机的工艺性,而且电机运行的机械可靠性大为增强,寿命增加 。 转子绕组中不存在电阻损耗,定子绕组中几乎不存在无功电流 ， 电机温升低,这样也可以使整车冷却系统的负荷降低,进一步提高整车运行的效率 。
(4).永磁同步电机的控制系统
永磁电机的控制技术与感应电机类似 ， 控制策略上主要集中在提高低速转矩特性和高速恒功率特性上 。 目前 ， 永磁同步电机低速时常采用矢量控制 ， 包括气隙磁场定向、转子磁链定向、定子磁链定向等；而在高速运行时 ， 永磁同步电机通常采用弱磁控制 。
(5).永磁电机应用现状
稀土永磁电机的设计理论、计算方法、检测技术和制造工艺正不断地完善和发展,永磁材料的性能和可靠性正不断地提高 。 电力电子技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展也对永磁驱动电机的发展起到了积极的促进作用 。 随着未来混合动力汽车和纯电动汽车的快速发展,永磁驱动电机将迎来一个更为快速发展的时期,其发展趋势也将呈现以下特点:高功率密度、高转矩密度、高可控性、高效率、高性能、高价格比等,以满足混合动力汽车和纯电动汽车的实际需求 。
4、开关磁阻电动机在新能源汽车中的应用
(1).开关磁阻电动机简介
开关磁阻电动机（Switched Reluctance Drive ：SRD）是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统 ， 是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体的光、机、电一体化高新技术 。 它具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点 。
开关磁阻电机覆盖功率范围10W~5MW的各种高低速驱动调速系统 。 使的开关磁阻电机存在许多潜在的领域 ， 在各种需要调速和高效率的场合均能得到广泛使用（电动车驱动、通用工业、家用电器、纺织机械、电力传动系统等各个领域） 。
开关磁阻电动机工作原理：
开关磁阻电动机的运行遵循“磁阻最小原理”——磁通总要沿磁阻最小的路径闭合 。 而具有一定形状的铁心在移动到最小磁阻位置时 ， 必使自己的主轴线与磁场的轴线重合 。
(2).开关磁阻电机特点
它的结构比其它任何一种电动机都要简单 ， 在电动机的转子上没有滑环、绕组和永磁体等 ， 只是在定子上有简单的集中绕组 ， 绕组的端部较短 ， 没有相间跨接线 ， 维护修理容易 。 因而可靠性好 ， 转速可达15000 r/min 。 效率可达85%～93%呢 ， 比交流感应电动机要高 。 损耗主要在定子 ， 电机易于冷却；转子元永磁体 ， 易于实现各种特殊要求的转矩一速度特性 ， 而且在很广的范围内保持高效率 。 更加适合电动汽车动力性能要求 。


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