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電動汽車電機用硅鋼片

發布時間: 2023-02-18 17:41:51

新能源汽車的電機龍之谷需要滿足哪些條件

1、電動汽車對於驅動電機的要求

目前電動汽車主要有三個性能指標:

(1)最大行駛里程(km):電動汽車在電池充滿電後的最大行駛里程;

(2)加速能力(s):電動汽車從靜止加速到一定的時速所需要的最小時間;

(3)最高時速(km/h):電動汽車所能達到的最高時速。
在美國某機場運營的純電動客車

大家都知道,電機分很多種。單工業電機就有很多。但是作為電動汽車的驅動電機,其誕生之初就有著獨特的性能要求:

(1)適用汽車各種工況:頻繁的啟動/停車、加速/減速,這就要求電動汽車的驅動電機滿足轉矩控制的動態性能要高。

(2)為了減少整車的重量,通常取消多級變速器,這就要求在低速或爬坡時,電機可以提供較高的轉矩,通常來說要能夠承受4-5倍的過載;

(3)驅動電機調速性能要好:要求調速范圍盡量大,同時在整個調速范圍內還需要保持較高的運行效率;

(4)電機設計時盡量設計為高額定轉速,同時盡量採用鋁合金外殼,高速電機體積小,有利於減少電動汽車的重量;

(5)電動汽車應具有最優化的能量利用,具有制動能量回收功能,再生制動回收的能量一般要達到總能量的10%-20%;

(6)可靠性好:鑒於電動汽車所使用的電機工作環境更加復雜、惡劣,因此,可靠性必須要高。同時還要保證電機生產的成本不能過高。

2、幾種常用的驅動電機

2.1直流電動機
直流電動機

在電動汽車發展的早期,大部分的電動汽車都採用直流電動機作為驅動電機,這類電機技術較為成熟,有著控制方式容易,調速優良的特點,曾經在調速電動機領域內有著最為廣泛的應用。

但是由於直流電動機有著復雜的機械結構,例如:電刷和機械換向器等,導致它的瞬時過載能力和電機轉速的進一步提高受到限制,而且在長時間工作的情況下,電機的機械結構會產生損耗,提高了維護成本。

此外,電動機運轉時電刷冒出的火花使轉子發熱,浪費能量,散熱困難,也會造成高頻電磁干擾,影響整車性能。由於直流電動機有著以上缺點,目前的電動汽車已經基本將直流電機淘汰。

2.2交流非同步電動機

交流非同步電動機

交流非同步電機是目前工業中應用十分廣泛的一類電機,其特點是定、轉子由硅鋼片疊壓而成,兩端用鋁蓋封裝,定、轉子之間沒有相互接觸的機械部件,結構簡單,運行可靠耐用,維修方便。交流非同步電機與同功率的直流電動機相比效率更高,質量約輕了二分之一左右。

如果採用矢量控制的控制方式,可以獲得與直流電機相媲美的可控性和更寬的調速范圍。由於有著效率高、比功率較大、適合於高速運轉等優勢,交流非同步機是目前大功率電動汽車上應用最廣的電機。

⑵ 純電動汽車電機的特點

電動汽車驅動電機特點是:電動汽車用電動機需要頻繁啟動和停車,並承受較大的加速度或減速度,而且要求低速大轉矩爬坡,高速小轉矩運行和運行速度范圍寬,能夠承受高溫、多變的氣候條件和頻繁的振動,在惡劣的環境下能夠正常工作。

⑶ 電動汽車電機的疊壓系數是多少

通常電機的鐵芯是由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成,由於單片之間又有絕緣層,以及疊壓後有間隙,疊壓的過程中晶元厚度也會有微小的變化。比如疊50片0.5mm厚的鐵芯,其實厚度總和是25mm,實際上厚度估計超過25mm,這兩個厚度的比值就是疊壓系數,一般冷軋的硅鋼片疊壓系數在0.96~0.98之間。

⑷ 電動車電機磁鋼片質量好壞有什麼區別

你所說的電機磁鋼片實際上是一種多層導磁硅鋼片,質量懸殊比較大(硅鋼片在導磁的時候會產生渦流,好硅鋼片渦流小,效率高,自身發熱就小,反之,效率低,發熱大,這就是為什麼同功率、同負載的電動機在工作時溫度懸殊很大的原因),在工頻變壓器用的最多,但用在電動車上的硅鋼片一般質量都比較好(我看過很多品牌的電機),因為電動車電機的功率輸出大(250—1200W),要求磁通量(Φ)很高,質量差的硅鋼片容易磁通飽和,無法滿足大功率的要求,光看外表不容易看出好壞,只能看單位尺寸內硅鋼片越薄越好(渦流小),工藝越精密越好。

⑸ 汽車上使用硅鋼片有什麼優點

總的來說,使用硅鋼片的優點就是導磁能力好。具體說明一下,電機鐵芯採用硅鋼片,以前叫矽鋼片,這種材料導磁能力好、導電能力差。電機是通過線圈繞組產生磁力,利用這磁力運轉的。但是,由於交變磁場在鐵芯中產生電流,如果鐵芯導電能力強,就相當於一個閉合的短路電路而發熱,稱為渦流。這與電磁爐通過電磁場使鍋底發熱的原理一樣。所以,為了截斷這種渦流,採用導電能力差的硅鋼材料,採取一片一片的硅鋼片而不採用整體實芯也是這個道理。以前缺乏硅鋼片,就是用鐵片塗上絕緣漆來解決這個問題的。

⑹ 新能源汽車三電系統(電池、電機、電控)你了解多少

2020年,中國的 汽車 保有量超過2.75億輛,超越美國成為世界上規模最大的 汽車 保有國。

與此同時,在國家政策大力支持、製造技術逐漸成熟、居民購買力不斷提高等利好因素的共同作用下,我國新能源車保有量也大幅提升,成為全球最大的新能源車市場。

新能源 汽車 區別於傳統車最核心的技術是「三電」系統,主要是指電機、電池、電控。

和燃油發動機的 汽車 相比,純電動 汽車 使用電動機代替了燃油車的柴油/汽油發動機;以電池組代替了燃油,為電動機提供動力;其中還有一個最主要的部件就是電控系統,電控系統由電池管理系統和控制系統構成,管理電池組和控制電池的能量輸出以及調節電動機的轉速等,是連接新能源電池和電機的重要中間載體。

電池:制約新能源 汽車 發展的關鍵因素

電池技術是新能源 汽車 的核心技術,是制約新能源 汽車 發展的關鍵因素。

新能源 汽車 電池主要分類: 從全球新能源 汽車 的發展來看,新能源 汽車 動力來源主要有蓄電池、燃料電池以及超級電容器三類。

其中超級電容器由於儲電容量低的缺陷,無法持續供電,大多以輔助動力源的形式出現。

蓄電池

蓄電池是純電動 汽車 驅動系統的唯一動力源,主要有鋰離子電池、鎳鎘電池和鎳氫電池等。其中鋰離子電池以其獨特的物理和電化學性能,目前正處於高速發展階段。

燃料電池

燃料電池是一種電化學裝置,將燃料具有的化學能直接變為電能,類似於一個「發電廠"。

燃料電池為一次電池,能量轉化效率高、使用壽命較長、能連續大功率供電,但使用成本高。

由於其續航能力與燃油 汽車 相當,新能源 汽車 電池技術的開發中具有較強競爭力。

天眼查APP專業版數據顯示,目前我國有超過20萬家經營范圍含「新能源 汽車 、電動 汽車 、插電式混合動力 汽車 、燃料電池 汽車 」,且狀態為在業、存續、遷入、遷出的新能源 汽車 相關企業。

其中88%的相關企業為有限責任公司,近3成的相關企業注冊資本在1000萬以上。

從行業分布上看,53%的新能源 汽車 相關企業分布在批發和零售業,另有15%的相關企業分布在科學研究和技術服務業,10%分布在租賃和商務服務業。

從地域分布上看,廣東省的新能源 汽車 相關企業數量最多,超過2.5萬家。其次為山東省和江蘇省,兩省分別有超過1.9萬家和1.8萬家相關企業。

此外,河南省、湖南省以及浙江省的現有新能源 汽車 相關企業也均超過1萬家。

新能源 汽車 電池發展情況:

由於各種動力電池自身的性能、涉及的材料以及開發成本等差異,形成了不同的使用前景。

在上述主要的新能源 汽車 電池類別中,目前技術最成熟的是鎳氫電池,但商業化最成功的是鋰離子電池,並已經成為新能源 汽車 電池主流,燃料電池目前為各大車企研發目標。

當前,鋰離子電池已經成為所有新能源 汽車 電池中增長速度最快的一類。從2012 年至今,鋰離子電池行業一直呈現快速增長趨勢,並將加快取代傳統電池。

隨著科學技術的進步, 汽車 產業將不斷升級,鋰離子電池將保持持續增長速度,並且成本將會呈下降態勢。

純電力驅動 汽車 已經成為新能源 汽車 發展的重要趨勢,大眾集團計劃 2025 年前提供超過 30 款電動 汽車 。

近幾年來,隨著新能源 汽車 電池相關基礎技術的成熟化,不斷突破技術難點,燃料電池技術也取得了重大進展。

電機: 汽車 核心驅動部件

新能源 汽車 電機主要是由定子、轉子和機械結構三大部分組成。定子和轉子是其中的核心,主要原理是轉子繞組通過切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流,並形成電磁轉矩而使電動機旋轉。

目前,應用於新能源 汽車 的驅動電機主要包括直流電機、交流電機和開關磁阻電機三類,其中在目前乘用車、商用車領域應用較為廣泛的電機包括直流(無刷)電機、交流感應(非同步)電機、永磁同步電機、開關磁阻電機等。

其他特殊類型的驅動電機包括輪轂/輪邊電機、混合勵磁電機、多相電機、雙機械埠能量變換器( Dmp-EVT),目前市場化應用較少,是否能夠大規模推廣需要更長時間的車型驗證。

1)交流非同步電機,也稱為感應電機(Inction Motor),在定子繞組中輸入三相交流電,定子繞組中的勵磁電流在定子鐵芯中產生旋轉磁場, 此時轉子繞組中有感應電流通過並推動轉子作旋轉運動。

當轉子帶有機械負載時,轉子電流增加,由於電磁感應作用,定子繞組中的勵磁電流也增加。

交流非同步電機控制器採用脈寬調制( PWM) 方式實現高壓直流到三相交流的電源變換,採用變頻器實現電機調速,採用矢量控制或直接轉矩控制實現轉矩控制的快速響應,滿足負載變化特性的要求。

交流非同步電機的優點在於結構簡單,定子轉子無直接接觸,運行可靠性強,轉速高,維護成本低。

不足之處在於能耗高,轉子發熱快,高速工況下需要額外冷卻系統;功率因數低,需要大容量的變頻器,造價較高,調速性較差。

目前,交流非同步電機主要用於空間要求較低、且速度性能要求不高的電動客車、物流車、商用車等車型中。

2)永磁電機(Permanent Magnetic Motor) 包括永磁同步電機(正弦波)和永磁無刷直流電機(方波)兩大類,其轉子均由永磁材料製成, 定子採用三相繞組,輸入調制方波產生旋轉磁場帶動永磁轉子轉動。

永磁同步電機的優點在於其較大的轉矩和驅動效率,具有高功率密度和寬調速范圍,且沒有勵磁損耗和散熱問題,電機結構簡單,體積比同功率的非同步電機小 15%以上;其缺點在於高速運行時控制復雜,永磁體退磁問題目前難以解決, 電機造價較高。

目前,永磁同步電機主要應用於體積小,且速度、操控性能要求較高的電動乘用車領域,部分中小型客車亦開始嘗試使用永磁電機作為驅動源。永磁無刷直流電機則一般在小功率電動 汽車 、低速電動車領域應用較為廣泛。

3)開關磁阻電機(Switched Reluctance Motor)的定子和轉子鐵芯均由硅鋼片疊壓而成,利用沖片上的齒槽構成雙凸極結構, 定子產生扭曲磁場,利用「磁阻最小原理」驅動轉子運動。

開關磁阻電機結構和控制簡單、出力大,可靠性高,成本低,起動制動性能好,運行效率高,但電機雜訊高,但轉矩脈動嚴重,非線性嚴重,在電動 汽車 驅動中有利有弊,目前電動 汽車 應用較少。

4)直流電機(DC Motor)通過在定子主磁極上繞制勵磁線圈並通以直流電以產生磁場,轉子電樞繞組也通以直流電,通電繞組置於磁場中輸出電磁轉矩拖動負載運行。

直流電機控制器一般採用晶閘管脈寬調制方式( PWM),控制性能好,調速平滑度高,控制簡單,技術成熟,且成本較低。

直流電機的缺點是需要獨立的電刷和換向器,導致速度提升受限;電刷易損耗,維護成本較高。

直流電機多用於早期的電動 汽車 驅動系統,目前新研製的車型已經基本不再採用。

純電池的大腦:電控系統介紹

電控系統是純電動 汽車 的大腦,其由各個子系統構成,每一個子系統一般由感測器,信號處理電路,電控單元,控制策略,執行機構,自診斷電路和指示燈組成。

純電動 汽車 的電控系統主要包括整車控制系統,電機控制系統和電池管理系統,各技術分支的功能不是簡單的疊加,而是綜合各個分支功能來控制 汽車 。電子控制技術是純電動 汽車 發展的核心技術。

電控系統的主要功能包括:

1)接收來自駕駛員的操作命令,並向各個控制部件發送控制指令,使 汽車 按照駕駛員的預期行駛。

2)電控系統對關鍵信息的模擬量狀態通過感測器進行採集並輸入到相關控制部件的信號通道。

3)接收到的各個部件的信息發送到電池管理系統,提供各個部件當前能量的信息狀態。

4)對系統故障可判斷和存儲,實時檢測系統信息,記錄電動 汽車 運行過程中出現的故障。

5)對 汽車 具有保護功能,在突發或者緊急情況下可自動復位電動機。

在 汽車 電控系統中,整車控制器(VCU)、電機控制器(MCU)和電池管理系統(BMS)是最重要的核心技術,對整車的動力性、經濟性、可靠性和安全性等有著重要影響。

BMS 提供電池出現的問題及狀況,MCU 提供電池電能的利用與收回信息,VCU 主要是整理合並以上收到的信息,針對電池充放電的電壓、電流、功率等指數進行分析處置後,及時鑒別電池的安全邏輯,並將形成的相關指令傳送至電池管理系統中,通過該系統來執行相關的充放電行為。

整車控制系統(VCU )

VCU 是實現整車控制決策的核心電子控制單元,一般僅新能源 汽車 配備、傳統燃油車無需該裝置。

VCU 通過採集油門踏板、擋位、剎車踏板等信號來判斷駕駛員的駕駛意圖;通過監測車輛狀態(車速、溫度等)信息,由 VCU 判斷處理後,向動力系統、動力電池系統發送車輛的運行狀態控制指令,同時控制車載附件電力系統的工作模式;VCU 具有整車系統故障診斷保護與存儲功能。

電機控制器(MCU)

電機控制器(MCU)通過接收 VCU 的車輛行駛控制指令,控制電動機輸出指定的扭矩和轉速,驅動車輛行駛。

實現把動力電池的直流電能轉換為所需的高壓交流電、並驅動電機本體輸出機械能。

車用 MCU 在 汽車 中的應用呈現出多樣性,從簡單的車燈控制到復雜的發動機控制、 汽車 遠程通信實現,高、中、低端 MCU 在 汽車 中都可以發揮作用。

不同 汽車 電子系統對 MCU 的要求是不同的,也就決定了車用 MCU 的多樣性。

電池管理系統(BMS)

電池管理系統(BMS)作為保護動力鋰離子電池使用安全的控制系統,時刻監控電池的使用狀態,通過必要措施緩解電池組的不一致性,為新能源車輛的使用安全提供保障。

電動 汽車 動力電池是由幾千個小電芯組成的,電池包的組成主要包括電芯、模塊、電氣系統、熱管理系統、箱體和 BMS。

電池管理系統(Battery Management System,縮寫 BMS)是對電池進行管理的系統,主要負責監測和管理整個電池組的政策工作:

主要功能包括估測電流的電荷狀態、檢測電池的使用狀態、管控電池的循環壽命、在充電過程中對電池進行熱管理、啟停鋰電池冷卻系統,同時也管理單體電池間的均衡,防止單體電池過充過放產生的危險。

註:本文內容主要摘自天風證券,中外行業研究整理推送

⑺ 電動車電機的構造

電動機的結構:由定子、轉子和其它附件組成。

  1. 定子(靜止部分)

定子鐵心構造:定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成,在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽,用以嵌放定子繞組。

定子繞組構造:由三個在空間互隔120°電角度、隊稱排列的結構完全相同繞組連接而成,這些繞組的各個線圈按一定規律分別嵌放在定子各槽內。

電動機接線盒內的接線:電動機接線盒內都有一塊接線板,三相繞組的六個線頭排成上下兩排,並規定上排三個接線樁自左至右排列的編號為1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三個接線樁自左至右排列的編號為6(W2)、4(U2)、5(V2),.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡製造和維修時均應按這個序號排列。

機座構造:機座通常為鑄鐵件,大型非同步電動機機座一般用鋼板焊成,微型電動機的機座採用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積,防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔,使電動機內外的空氣可直接對流,以利於散熱。

2.轉子(旋轉部分)

三相非同步電動機的轉子鐵心:構造:所用材料與定子一樣,由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成,硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔,用來安置轉子繞組。通常用定子鐵心沖落後的硅鋼片內圓來沖制轉子鐵心。

三相非同步電動機的轉子繞組構造:分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。

鼠籠式轉子:轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環行的端環組成。若去掉轉子鐵心,整個繞組的外形像一個鼠籠,故稱籠型繞組。小型籠型電動機採用鑄鋁轉子繞組,對於100KW以上的電動機採用銅條和銅端環焊接而成。

繞線式轉子:繞線轉子繞組與定子繞組相似,也是一個對稱的三相繞組,一般接成星形,三個出線頭接到轉軸的三個集流環上,再通過電刷與外電路聯接。

相非同步電動機的其它附件

  1. 端蓋:支撐作用。

  2. 軸承:連接轉動部分與不動部分。

  3. 軸承端蓋:保護軸承。

  4. 風扇:冷卻電動機。


(7)電動汽車電機用硅鋼片擴展閱讀

電動車電機是指用於電動汽車的驅動電機。根據其使用環境與使用頻率的不同,形式也不同。不同形式的電機其特點也不一樣。電動車電機按照電機的通電形式來分,可分為有刷電機和無刷電機兩大類;按照電機總成的機械結構來分,一般分為「有齒」和「無齒」

  1. 永磁式直流電機:由定子磁極、轉子、電刷、外殼等組成。

定子磁極採用永磁體(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。

轉子一般採用硅鋼片疊壓而成,漆包線繞在轉子鐵心的兩槽之間(三槽即有三個繞組),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.無刷直流電機:由永磁體轉子、多極繞組定子、位置感測器等組成。

無刷直流電機的特點是無刷,採用半導體開關器件(如霍爾元件)來實現電子換向的,即用電子開關器件代替傳統的接觸式換向器和電刷。它具有可靠性高、無換向火花、機械雜訊低等優點。

位置感測器按轉子位置的變化,沿著一定次序對定子繞組的電流進行換流(即檢測轉子磁極相對定子繞組的位置,並在確定的位置處產生位置感測信號,經信號轉換電路處理後去控制功率開關電路,按一定的邏輯關系進行繞組電流切換)。

3.高速永磁無刷電機:由定子鐵心、磁鋼轉子、太陽輪、減速離合器、輪轂外殼等組成。

電機蓋子上面可以裝上霍爾感測器,用以測速。

位置感測器有磁敏式、光電式和電磁式三種類型。

採用磁敏式位置感測器的無刷直流電動機,其磁敏感測器件(例如霍爾元件、磁敏二極體、磁敏詁極管、磁敏電阻器或專用集成電路等)裝在定子組件上,用來檢測永磁體、轉子旋轉時產生的磁場變化。電動汽車多用的是霍爾元件。

採用光電式位置感測器的無刷直流電動機,在定子組件上按一定位置配置了光電感測器件,轉子上裝有遮光板,光源為發光二極體或小燈泡。轉子旋轉時,由於遮光板的作用,定子上的光敏元器件將會按一定頻率間歇間生脈沖信號。

採用電磁式位置感測器的無刷直流電動機,是在定子組件上安裝有電磁感測器部件,當永磁體轉子位置發生變化時,電磁效應將使電磁感測器產生高頻調制信號。

定子繞組的工作電壓由位置感測器輸出控制的電子開關電路提供。

參考資料:電動機電機-網路

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