电动汽车驱动系统电动机资料.ppt

3.2 驱动电动机 3.2．2直流电动机 ???? ? 直流电动机是电动车辆应用最早且很广泛的电机。它直接利用蓄电池的直流电，直流电动机的调速和控制技术成熟。 3.2．2．1? 直流电动机的结构 ???? ? 直流电动机是1883年英国人发明的，后来经过不断的发展，形成如今成熟的一种将电能转化成机械能的装置，在日常生活和工程技术等领域获得广泛的应用。 ???? ? 直流电动机由磁场、电枢、电刷及刷架等组成，它利用通电导体在磁场中受力的电磁原理制成。 电动车辆上使用的直流电动机为牵引型电动机，其工作特点是工作电流大，工作时间长(须连续工作)，图3-20为电动车辆驱动用直流电动机的结构图。 ?1．电刷护罩? 2．轴承? 3．挡油板? 4．电刷端盖? 5．电刷架安装板? 6．电刷? 7．电枢? 8。磁场? 9．电动机外壳? 10．驱动端盖? ，11．挡圈? 12．动力输出轴 ??? 图3—20? 电动车辆驱动用直流电动机的结构 ???? ? 磁场由磁场铁心(磁极)、磁场绕组(线圈)、电动机的外壳等组成，它的作用是形成磁场。图3—21为直流电动机的磁场外形图。磁场铁心通常制成马鞍状，将磁场线圈通电后产生的磁场展成所需的形状，直流电动机有两极(—对磁极)，四极(两对磁极)、六极(三对磁极)等。磁场绕组绕制在磁场铁心上，通电后形成N极或S极。 图3—2直流电动机 的磁场外形图 ???? ? 电枢由电枢绕组(线圈)、电枢铁心、换向器、电枢轴等组成，它的作用是通电后在磁场中受力产生电磁转矩。图3—22为直流电动机的电枢外形图。电枢的铁心由圆形硅钢片叠成圆柱体，构成电动机的闭合磁路，并减小涡流损失。其圆柱表面开有纵向槽，用于放置电枢线圈。通电后位于磁场中的电枢线圈产生电磁力，作用在电枢上形成转矩。换向器的换向片与电枢绕组的首尾端连接，与电刷配合，将电流送入和引出电枢绕组。电枢轴用于输出电磁转矩。 图3—22? 直流电动机的电枢外形图 ??? 电刷与电枢的换向器配合，实现电枢绕组的电流换向，将蓄电池的直流电变换成电枢内部的交变电流。电刷架用于放置电刷，见图3-23。 图3—23? 电刷和刷架 3.2．2．2? 直流电动机的工作原理 ???? ? 直流电动机是利用通电导体在磁场中受力这一基本原理制成的。按照左手定则，知道磁场的方向和通电导体电流的方向，就可以判定电磁力的方向。电磁力(用f表示)的大小与磁场强度(B)通电导体中的电流(I)有关，可表示为： ??? f=B·I·l·sinа??? ??? 式中? а——导体电流方向与磁场方向的夹角； ??? l--通电导体的有效长度。 ??? 电枢导体受到的力作用在电枢轴心上，形成电磁转矩，用T表示： ??? T=Kt·Ф·Ia ??? 式中? Kt--电动机常数； ??? Ф——磁场的磁通密度； ?? ?Ia--电枢电流的强度。 图3-24为通电导体在磁场 图3-25为直流电动机模型 中受力的情况 ??? ? 按照直流电动机的磁场与电枢绕组的联结关系不同，电动机的励磁方式可分为串励、并励和复励等。电动车辆用直流电动机通常为串励式。励磁方式不同，电动机的机械特性(电动机输出转矩T和转速n的关系)也不同。 图3-26为直流电动机的机械特性。 ??? ? 对于串励直流电动机，由于电枢电流与磁场电流相等，在磁路未饱和时，磁场绕组的电流与产生的磁通量成正比，所以，直流电动机的转速n和转矩T的关系可表示为： ??? n=U／(Ke·Ф)-T·ΣR／(Ke·Kt·Φ2) 式中? U——电动机两端施加的电压； ??? Ke--电动机反电磁电动势常数； ??? ΣR—电动机的内阻。 直流电动机具有启动牵引力大，调速控制简单的优点。 励式直流电动机具有“软”机械特性，适用于车辆驱动的要求。 ??? 但直流电动机因电枢电流由电刷和换向器引入，换向时有电火花，易造成换向器的烧蚀，电刷与换向器的相对运动使电刷易磨损，同时带来噪声、无线电干扰及寿命短等致命弱点。电刷与换向器成为直流电动机工作可靠性的薄弱环节，同时也限制了电动机工作转速，使直流电动机的功率／质量比较小。 3.2．3交流电动机 ???? ? 因为直流电动机存在整流器、电刷等部件，转动惯量大，速度响应慢，最高工作转速受到限制，维修保养工作最大。在电力电子技术及计算机技术有了很大发展的今天，逆变技术进入实用阶段，采用交流异步电动机，用变频器控制，使电动车辆具有以下特点： 一是直接用变频器控制电动机，实现无级调速，使车辆的操纵控制自动化，可以取消机械变速器，使传动系统效率提高； 二是采用交流异步电动机，由于无直流电动机那样的换向器和电刷，并且可以采用鼠笼式转子，使驱动部件的结构简单、无需