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    汽車應用角:無磁電機和驅動器用于電動汽車

    發布時間:2019-05-10 責任編輯:wenwei

    【導讀】永磁體是大量家用和工業設備的重要組件。它們在可再生能源領域尤其重要,包括電動汽車電動機。目前,這些磁鐵基于稀土元素釹和鏑,主要開采于中國(>95%)。由于不斷擴大的國內市場和將磁鐵制造業遷往中國的政策,出口受到限制,因而增加了成本。歐盟已開始致力于消除或大大減少對永磁體中重稀土的需求。他們正在研究一些新的微結構工程策略,這將大大改善純輕稀土元素磁體的性能。
     
    目前,用于電動汽車的高功率密度電機主要依靠稀土基永磁電機。隨著成本的不斷提高,稀土磁性材料的限制和稀缺,行業開始從一個新的方向應對這一問題。在出現廉價的工程磁性材料之前,替代的機器類型可提供合適的方案。無論是感應電機還是單獨纏繞式轉子電機,都在成為具吸引力的替代方案用于電動汽車電機。
     
    感應電機(IM)是一種無磁選擇,長期以來一直受到一些電動汽車制造商的青睞,作為永磁電機的替代品。它具有可靠性高、故障模式好、效率高等優點。典型的電動汽車感應電機非常簡單,由一個繞線三相定子和一個鼠籠式轉子組成,如圖1所示。其工作模式相當簡單,當定子繞組以三相電壓供電時,會產生電流,從而產生磁場。定子旋轉磁場將電壓引入鼠籠式轉子。轉子的感應電壓引起電流和轉矩。定子的旋轉場與轉子的旋轉場相互作用。這樣會產生扭矩,從而使電機軸旋轉。IM性能已被優化用于電動車,采用專有的轉子設計,用銅制造。
     
     
    汽車應用角:無磁電機和驅動器用于電動汽車
    圖1. 感應電機
     
    最近出現了另一種電動汽車電機設計方案,即單獨勵磁同步電機(SESM)。其原理圖如圖2所示。這新的電動汽車電機技術,已普遍用于工業系統多年,是PM和IM的一種替代方案。這電機由繞線三相定子和繞線單相轉子組成。轉子是通過使用一對滑動環供電,由于可靠性問題這滑動環是不合需要的。但在這種結構下,轉子磁鏈可以直接控制,在控制能力帶來很大的優勢。永磁電機是為滿足低速、高轉矩要求而設計的大磁通電機。這大的磁通在高速時不合需要,必須通過使用磁場減弱來減少。這是一種方法,其中定子創建一個計數器場,以減少由磁鐵產生的磁場,以支持高速運行。由于SESM能完全控制轉子電流,因此轉子磁鏈可以根據高速運行時的要求降低磁通水平。順便說一句,這是一般的電動汽車花費大部分時間的操作點。
     
    汽車應用角:無磁電機和驅動器用于電動汽車
    圖2. 單獨勵磁同步驅動
     
    這些替代的電機設計進一步表明,電動/混動汽車(xEV)行業仍在基礎水平不斷發展,創新還將為半導體行業創造許多未來的設計機遇。安森美半導體正在開發一些勵磁模塊方案,用于控制SESM場線圈電流。
     
     
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