开关磁阻电机在电动车驱动领域应用及发展
[ 作者:朱曰莹 来源:哈工大(威海)新闻网 浏览:7738 录入时间:2013年4月22日 ]
 

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开关磁阻电机在电动车驱动领域应用及发展

电机驱动系统由电动机、驱动器和控制器三个主要部分组成,它们是电动汽车的核心。开关磁阻电机的研制始于20世纪80年代中期,其定子和转子均利用硅钢片的叠压制成,通过定子上的集中绕组进行励磁,没有永磁体。其设计原理为“磁阻最小原理”。定子绕组的通电励磁对相近转子极产生切向磁拉力,使其旋转到磁阻最小位置。

开关磁阻电机驱动系统相较于其他电机驱动系统,其优势主要表现在:首先构造简单、制造成本低,电机定子需要集中绕组,但无永磁体;转子上没有绕组和永磁体,因此设计与制造相对简单。其次,电机驱动系统可靠性高,定子极上集中绕组相互分离,控制器供电电路相互独立,因此电机某相异常不会影响电机整体工作。再次,起动转矩高,起动电流低,起动时具有转矩大、电流小的优点,非常适合应用于对起动性能要求比较苛刻的电动汽车牵引电机领域。最后,工作效率高,开关磁阻电机没有永磁体,转子极中没有绕组,因此电机工作时损耗较低,效率高。

开关磁阻电机技术的发展日新月异,在短短三十年的时间里就已取得了十分骄人的成绩。特别是在电动汽车驱动电机领域,开关磁阻电机驱动系统凭借其独特的优势,被认为是车辆驱动领域的最佳选择机种之一。

但开关磁阻电机驱动系统在理论研究和工程应用方面都还存在一定的问题。现阶段,国内外针对开关磁阻电机驱动系统的研究主要集中在以下几个方面:第一,转矩脉动、噪声问题,该问题是开关磁阻电机最受争议的一个问题,行驶平顺性和乘坐舒适性的特殊要求,成为制约其在电动汽车领域应用的最大障碍。主要改善方法研究多集中在电机本体结构设计、制造工艺以及先进控制策略等方面。第二,无位置控制方法问题,位置信息是开关磁阻电机可靠运行的重要保证,现阶段普遍采用的有位置传感器控制方法存在增加驱动系统成本、降低系统可靠性等问题,因此,无位置传感器控制技术的改进与完善是亟需解决的关键问题之一。第三,先进控制策略问题,开关磁阻电机电磁高度非线性特性使得传统的线性控制方法难以满足电机变参数、非线性的特点。第四,电机动态特性与整车参数匹配问题,电机驱动系统与整车匹配性能的好坏将直接影响整车动力性能及续行能力,而电动汽车动力性能及其续行能力问题又直接制约了电动汽车的发展,因此参数匹配问题也是需要解决的关键技术。

随着相关技术的发展以及研究的深入,开关磁阻电机驱动系统的性能会得到更大的提高,应用领域将更加广泛,而在电动汽车驱动电机领域的优势也将更加明显,相信其市场前景将不可限量。

作者朱曰莹,讲师,2002年考入汽车工程学院,2011年获得车辆工程博士学位并留校任教。主要研究方向为电动车用开关磁阻电机驱动技术、电动汽车动力系统参数匹配。先后主持国家博士后科学基金、教育部博士点科研专项基金、天津市博士后创新基金等科研项目。发表学术论文10余篇,其中EI检索6篇。

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