電動(dòng)車(chē)電機根據其使用環(huán)境與使用頻率的不同，形式也不同。不同形式的電機其特點(diǎn)也不一樣。電動(dòng)車(chē)電機普遍采用永磁直流電機。所謂永磁電機，是指電機線(xiàn)圈采用永磁體激磁，不采用線(xiàn)圈激磁的方式。這樣就省去了激磁線(xiàn)圈工作時(shí)消耗的電能，提高了電機機電轉換效率，這對使用車(chē)載有限能源的電動(dòng)車(chē)來(lái)講，可以降低行駛電流，延長(cháng)續行里程。電動(dòng)車(chē)電機按照電機的通電形式來(lái)分，可分為有刷電機和無(wú)刷電機兩大類(lèi);按照電機總成的機械結構來(lái)分，一般分為“有齒”(電機轉速高，需要經(jīng)過(guò)齒輪減速)和“無(wú)齒”(電機扭矩輸出不經(jīng)過(guò)任何減速)兩大類(lèi)。電動(dòng)機是一種旋轉式電動(dòng)機器，它將電能轉變?yōu)闄C械能，它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉電樞或轉子。

　　組成結構

　　1.永磁式直流電機：

　　由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成。

　　定子磁極采用永磁體(永久磁鋼)，有鐵氧體、鋁鎳鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為圓筒型和瓦塊型等幾種。

　　轉子一般采用硅鋼片疊壓而成，漆包線(xiàn)繞在轉子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個(gè)繞組)，其各接頭分別焊在換向器的金屬片上。

　　電刷是連接電源與轉子繞組的導電部件，具備導電與耐磨兩種性能。永磁電機的電刷使用單性金屬片或金屬石墨電刷、電化石墨電刷。

　　2.無(wú)刷直流電機：

　　由永磁體轉子、多極繞組定子、位置傳感器等組成。無(wú)刷直流電機的特點(diǎn)是無(wú)刷，采用半導體開(kāi)關(guān)器件(如霍爾元件)來(lái)實(shí)現電子換向的，即用電子開(kāi)關(guān)器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無(wú)換向火花、機械噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。

　　位置傳感器按轉子位置的變化，沿著(zhù)一定次序對定子繞組的電流進(jìn)行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置，并在確定的位置處產(chǎn)生位置傳感信號，經(jīng)信號轉換電路處理后去控制功率開(kāi)關(guān)電路，按一定的邏輯關(guān)系進(jìn)行繞組電流切換)。

　　3.高速永磁無(wú)刷電機：

　　由定子鐵心、磁鋼轉子、太陽(yáng)輪、減速離合器、輪轂外殼等組成。

　　電機蓋子上面可以裝上霍爾傳感器，用以測速。

　　位置傳感器有磁敏式、光電式和電磁式三種類(lèi)型。

　　采用磁敏式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機，其磁敏傳感器件(例如霍爾元件、磁敏二極管、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專(zhuān)用集成電路等)裝在定子組件上，用來(lái)檢測永磁體、轉子旋轉時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化。電動(dòng)汽車(chē)多用的是霍爾元件。

　　采用光電式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機，在定子組件上按一定位置配置了光電傳感器件，轉子上裝有遮光板，光源為發(fā)光二極管或小燈泡。轉子旋轉時(shí)，由于遮光板的作用，定子上的光敏元器件將會(huì )按一定頻率間歇間生脈沖信號。

　　采用電磁式位置傳感器的無(wú)刷直流電動(dòng)機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件(例如耦合變壓器、接近開(kāi)關(guān)、LC諧振電路等)，當永磁體轉子位置發(fā)生變化時(shí)，電磁效應將使電磁傳感器產(chǎn)生高頻調制信號(其幅值隨轉子位置而變化)。

　　定子繞組的工作電壓由位置傳感器輸出控制的電子開(kāi)關(guān)電路提供。

　　設備分類(lèi)

　　用于電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)電機與常規的工業(yè)電機不同。電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)電機通常要求頻繁的啟動(dòng)/停車(chē)、加速/減速，低速或爬坡時(shí)要求高轉矩，高速行駛時(shí)要求低轉矩，并要求變速范圍大。而工業(yè)電機通常優(yōu)化在額定的工作點(diǎn)。因此，電動(dòng)汽車(chē)驅動(dòng)電機比較獨特，應單獨歸為一類(lèi)。

　　對無(wú)刷電機而言，根據電機是否具有位置傳感器，又分為有位置傳感器無(wú)刷電機和無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機。對于無(wú)位置傳感器的無(wú)刷電機，必須要先將車(chē)用腳蹬起來(lái)，等電機具有一定的旋轉速度以后，控制器才能識別到無(wú)刷電機的相位，然后控制器才能對電機供電。由于無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機不能實(shí)現零速度啟動(dòng)，所以在2000年以后生產(chǎn)的電動(dòng)車(chē)上用得較少。電動(dòng)車(chē)行業(yè)內使用的無(wú)刷電機，普遍采用有位置傳感器無(wú)刷電機。旋轉180°，線(xiàn)圈不動(dòng)，霍耳元件感應到S極磁場(chǎng)，此時(shí)P1與R2截止，P2與R1導通，可以看到電流i’從電池正極經(jīng)過(guò)R1、線(xiàn)圈、P2流到電池負極。通電線(xiàn)圈中的A點(diǎn)的電流i’方向是指向接線(xiàn)頭的方向(矢量方向與i’矢量方向相反)，磁鋼受到線(xiàn)圈的反作用力，一樣產(chǎn)生向逆時(shí)針?lè )较虻男D力矩。電動(dòng)車(chē)用無(wú)刷電機的磁鋼數量比較多，線(xiàn)圈一般有3組，每組線(xiàn)圈都有相應的霍耳元件(3相線(xiàn)圈有3個(gè)霍耳元件)，這樣電機旋轉時(shí)就更平穩，效率更高。當磁鋼旋轉時(shí)，霍耳元件感應到磁場(chǎng)方向變化后給出相應控制信號，無(wú)刷控制器根據此信號控制著(zhù)上3路與下3路功率管的導通與截止。

　　有刷電機、無(wú)刷電機的比較

　　有刷電機與無(wú)刷電機的通電原理上的區別：有刷電機是由碳刷與換向器進(jìn)行機械換向，無(wú)刷電機是靠霍耳元件感應信號由控制器完成電子換向。有刷電機和無(wú)刷電機的通電原理不一樣，其內部結構也不一樣。對輪轂式電機而言，電機力矩的輸出方式(是否經(jīng)過(guò)齒輪減速機構減速)不一樣，其機械結構也不一樣。

　　1、常見(jiàn)高速有刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由內置高速有刷電機心、減速齒輪組、超越離合器、輪轂端蓋等部件組成。高速有刷有齒輪轂式電機屬于內轉子電機。

　　2、常見(jiàn)低速有刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由碳刷、換相器、電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成。低速有刷無(wú)齒輪轂式電機屬于外轉子電機。

　　3、常見(jiàn)高速無(wú)刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由內置高速無(wú)刷電機心、行星摩擦滾子、超載離合器、輸出法蘭、端蓋、輪轂外殼等部件組成。高速無(wú)刷有齒輪轂電機屬于內轉子電機。

　　4、常見(jiàn)低速無(wú)刷電機的內部機械結構。這種輪轂式電機由電機轉子、電機定子、電機軸、電機端蓋、軸承等部件組成。低速無(wú)刷無(wú)齒輪轂式電機屬于外轉子電機。

　　主要特性

　　無(wú)刷直流電動(dòng)機之所以被廣泛應用于電動(dòng)車(chē)，是因為它與傳統的有刷直流電動(dòng)機相比具有以下二方面的優(yōu)勢。

　　(1)壽命長(cháng)、免維護、可靠性高。在有刷直流電動(dòng)機中，由于電機轉速較高，電刷和換向器磨損較快，一般工作1000小時(shí)左右就需更換電刷。另外其減速齒輪箱的技術(shù)難度較大，特別是傳動(dòng)齒輪的潤滑問(wèn)題，是目前有刷方案中比較大的難題。所以有刷電機就存在噪聲大、效率低、易產(chǎn)生故障等問(wèn)題。因此無(wú)刷直流電動(dòng)機的優(yōu)勢很明顯。

　　(2)效率高、節能。一般而言，因無(wú)刷直流電動(dòng)機沒(méi)有機械換向的磨擦損耗及齒輪箱的消耗，以及調速電路損耗，效率通?？筛哂?5%，但考慮到實(shí)際設計中的最高性?xún)r(jià)比，為減少材料消耗，一般設計為76%。而有刷直流電動(dòng)機的效率由于齒輪箱和超越離合器的消耗，通常在70%左右。

　　工作原理

　　電動(dòng)機(Motors)是把電能轉換成機械能的一種設備。它是利用通電線(xiàn)圈(也就是定子繞組)產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng)并作用于轉子鼠籠式式閉合鋁框形成磁電動(dòng)力旋轉扭矩。電動(dòng)機按使用電源不同分為直流電動(dòng)機和交流電動(dòng)機，電力系統中的電動(dòng)機大部分是交流電機，可以是同步電機或者是異步電機(電機定子磁場(chǎng)轉速與轉子旋轉轉速不保持同步速)。電動(dòng)機主要由定子與轉子組成，通電導線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力運動(dòng)的方向跟電流方向和磁感線(xiàn)(磁場(chǎng)方向)方向有關(guān)。電動(dòng)機工作原理是磁場(chǎng)對電流受力的作用，使電動(dòng)機轉動(dòng)。

　　基本介紹

　　電動(dòng)機是一種旋轉式電動(dòng)機器，它將電能轉變?yōu)闄C械能，它主要包括一個(gè)用以產(chǎn)生磁場(chǎng)的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉電樞或轉子。在定子繞組旋轉磁場(chǎng)的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過(guò)并受磁場(chǎng)的作用而使其轉動(dòng)。這些機器中有些類(lèi)型可作電動(dòng)機用，也可作發(fā)電機用。它是將電能轉變?yōu)闄C械能的一種機器。通常電動(dòng)機的作功部分作旋轉運動(dòng)，這種電動(dòng)機稱(chēng)為轉子電動(dòng)機;也有作直線(xiàn)運動(dòng)的，稱(chēng)為直線(xiàn)電動(dòng)機。

責任編輯：新鄉德誠振動(dòng)電機廠(chǎng)家

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