电动汽车电机用硅钢片
⑴ 新能源汽车的电机龙之谷需要满足哪些条件
1、电动汽车对于驱动电机的要求
目前电动汽车主要有三个性能指标:
(1)最大行驶里程(km):电动汽车在电池充满电后的最大行驶里程;
(2)加速能力(s):电动汽车从静止加速到一定的时速所需要的最小时间;
(3)最高时速(km/h):电动汽车所能达到的最高时速。
在美国某机场运营的纯电动客车
大家都知道,电机分很多种。单工业电机就有很多。但是作为电动汽车的驱动电机,其诞生之初就有着独特的性能要求:
(1)适用汽车各种工况:频繁的启动/停车、加速/减速,这就要求电动汽车的驱动电机满足转矩控制的动态性能要高。
(2)为了减少整车的重量,通常取消多级变速器,这就要求在低速或爬坡时,电机可以提供较高的转矩,通常来说要能够承受4-5倍的过载;
(3)驱动电机调速性能要好:要求调速范围尽量大,同时在整个调速范围内还需要保持较高的运行效率;
(4)电机设计时尽量设计为高额定转速,同时尽量采用铝合金外壳,高速电机体积小,有利于减少电动汽车的重量;
(5)电动汽车应具有最优化的能量利用,具有制动能量回收功能,再生制动回收的能量一般要达到总能量的10%-20%;
(6)可靠性好:鉴于电动汽车所使用的电机工作环境更加复杂、恶劣,因此,可靠性必须要高。同时还要保证电机生产的成本不能过高。
2、几种常用的驱动电机
2.1直流电动机
直流电动机
在电动汽车发展的早期,大部分的电动汽车都采用直流电动机作为驱动电机,这类电机技术较为成熟,有着控制方式容易,调速优良的特点,曾经在调速电动机领域内有着最为广泛的应用。
但是由于直流电动机有着复杂的机械结构,例如:电刷和机械换向器等,导致它的瞬时过载能力和电机转速的进一步提高受到限制,而且在长时间工作的情况下,电机的机械结构会产生损耗,提高了维护成本。
此外,电动机运转时电刷冒出的火花使转子发热,浪费能量,散热困难,也会造成高频电磁干扰,影响整车性能。由于直流电动机有着以上缺点,目前的电动汽车已经基本将直流电机淘汰。
2.2交流异步电动机
交流异步电动机
交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便。交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。
如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动汽车上应用最广的电机。
⑵ 纯电动汽车电机的特点
电动汽车驱动电机特点是:电动汽车用电动机需要频繁启动和停车,并承受较大的加速度或减速度,而且要求低速大转矩爬坡,高速小转矩运行和运行速度范围宽,能够承受高温、多变的气候条件和频繁的振动,在恶劣的环境下能够正常工作。
⑶ 电动汽车电机的叠压系数是多少
通常电机的铁芯是由0.5mm厚的硅钢片叠压而成,由于单片之间又有绝缘层,以及叠压后有间隙,叠压的过程中芯片厚度也会有微小的变化。比如叠50片0.5mm厚的铁芯,其实厚度总和是25mm,实际上厚度估计超过25mm,这两个厚度的比值就是叠压系数,一般冷轧的硅钢片叠压系数在0.96~0.98之间。
⑷ 电动车电机磁钢片质量好坏有什么区别
你所说的电机磁钢片实际上是一种多层导磁硅钢片,质量悬殊比较大(硅钢片在导磁的时候会产生涡流,好硅钢片涡流小,效率高,自身发热就小,反之,效率低,发热大,这就是为什么同功率、同负载的电动机在工作时温度悬殊很大的原因),在工频变压器用的最多,但用在电动车上的硅钢片一般质量都比较好(我看过很多品牌的电机),因为电动车电机的功率输出大(250—1200W),要求磁通量(Φ)很高,质量差的硅钢片容易磁通饱和,无法满足大功率的要求,光看外表不容易看出好坏,只能看单位尺寸内硅钢片越薄越好(涡流小),工艺越精密越好。
⑸ 汽车上使用硅钢片有什么优点
总的来说,使用硅钢片的优点就是导磁能力好。具体说明一下,电机铁芯采用硅钢片,以前叫矽钢片,这种材料导磁能力好、导电能力差。电机是通过线圈绕组产生磁力,利用这磁力运转的。但是,由于交变磁场在铁芯中产生电流,如果铁芯导电能力强,就相当于一个闭合的短路电路而发热,称为涡流。这与电磁炉通过电磁场使锅底发热的原理一样。所以,为了截断这种涡流,采用导电能力差的硅钢材料,采取一片一片的硅钢片而不采用整体实芯也是这个道理。以前缺乏硅钢片,就是用铁片涂上绝缘漆来解决这个问题的。
⑹ 新能源汽车三电系统(电池、电机、电控)你了解多少
2020年,中国的 汽车 保有量超过2.75亿辆,超越美国成为世界上规模最大的 汽车 保有国。
与此同时,在国家政策大力支持、制造技术逐渐成熟、居民购买力不断提高等利好因素的共同作用下,我国新能源车保有量也大幅提升,成为全球最大的新能源车市场。
新能源 汽车 区别于传统车最核心的技术是“三电”系统,主要是指电机、电池、电控。
和燃油发动机的 汽车 相比,纯电动 汽车 使用电动机代替了燃油车的柴油/汽油发动机;以电池组代替了燃油,为电动机提供动力;其中还有一个最主要的部件就是电控系统,电控系统由电池管理系统和控制系统构成,管理电池组和控制电池的能量输出以及调节电动机的转速等,是连接新能源电池和电机的重要中间载体。
电池:制约新能源 汽车 发展的关键因素
电池技术是新能源 汽车 的核心技术,是制约新能源 汽车 发展的关键因素。
新能源 汽车 电池主要分类: 从全球新能源 汽车 的发展来看,新能源 汽车 动力来源主要有蓄电池、燃料电池以及超级电容器三类。
其中超级电容器由于储电容量低的缺陷,无法持续供电,大多以辅助动力源的形式出现。
蓄电池
蓄电池是纯电动 汽车 驱动系统的唯一动力源,主要有锂离子电池、镍镉电池和镍氢电池等。其中锂离子电池以其独特的物理和电化学性能,目前正处于高速发展阶段。
燃料电池
燃料电池是一种电化学装置,将燃料具有的化学能直接变为电能,类似于一个“发电厂"。
燃料电池为一次电池,能量转化效率高、使用寿命较长、能连续大功率供电,但使用成本高。
由于其续航能力与燃油 汽车 相当,新能源 汽车 电池技术的开发中具有较强竞争力。
天眼查APP专业版数据显示,目前我国有超过20万家经营范围含“新能源 汽车 、电动 汽车 、插电式混合动力 汽车 、燃料电池 汽车 ”,且状态为在业、存续、迁入、迁出的新能源 汽车 相关企业。
其中88%的相关企业为有限责任公司,近3成的相关企业注册资本在1000万以上。
从行业分布上看,53%的新能源 汽车 相关企业分布在批发和零售业,另有15%的相关企业分布在科学研究和技术服务业,10%分布在租赁和商务服务业。
从地域分布上看,广东省的新能源 汽车 相关企业数量最多,超过2.5万家。其次为山东省和江苏省,两省分别有超过1.9万家和1.8万家相关企业。
此外,河南省、湖南省以及浙江省的现有新能源 汽车 相关企业也均超过1万家。
新能源 汽车 电池发展情况:
由于各种动力电池自身的性能、涉及的材料以及开发成本等差异,形成了不同的使用前景。
在上述主要的新能源 汽车 电池类别中,目前技术最成熟的是镍氢电池,但商业化最成功的是锂离子电池,并已经成为新能源 汽车 电池主流,燃料电池目前为各大车企研发目标。
当前,锂离子电池已经成为所有新能源 汽车 电池中增长速度最快的一类。从2012 年至今,锂离子电池行业一直呈现快速增长趋势,并将加快取代传统电池。
随着科学技术的进步, 汽车 产业将不断升级,锂离子电池将保持持续增长速度,并且成本将会呈下降态势。
纯电力驱动 汽车 已经成为新能源 汽车 发展的重要趋势,大众集团计划 2025 年前提供超过 30 款电动 汽车 。
近几年来,随着新能源 汽车 电池相关基础技术的成熟化,不断突破技术难点,燃料电池技术也取得了重大进展。
电机: 汽车 核心驱动部件
新能源 汽车 电机主要是由定子、转子和机械结构三大部分组成。定子和转子是其中的核心,主要原理是转子绕组通过切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。
目前,应用于新能源 汽车 的驱动电机主要包括直流电机、交流电机和开关磁阻电机三类,其中在目前乘用车、商用车领域应用较为广泛的电机包括直流(无刷)电机、交流感应(异步)电机、永磁同步电机、开关磁阻电机等。
其他特殊类型的驱动电机包括轮毂/轮边电机、混合励磁电机、多相电机、双机械端口能量变换器( Dmp-EVT),目前市场化应用较少,是否能够大规模推广需要更长时间的车型验证。
1)交流异步电机,也称为感应电机(Inction Motor),在定子绕组中输入三相交流电,定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场, 此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。
当转子带有机械负载时,转子电流增加,由于电磁感应作用,定子绕组中的励磁电流也增加。
交流异步电机控制器采用脉宽调制( PWM) 方式实现高压直流到三相交流的电源变换,采用变频器实现电机调速,采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应,满足负载变化特性的要求。
交流异步电机的优点在于结构简单,定子转子无直接接触,运行可靠性强,转速高,维护成本低。
不足之处在于能耗高,转子发热快,高速工况下需要额外冷却系统;功率因数低,需要大容量的变频器,造价较高,调速性较差。
目前,交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。
2)永磁电机(Permanent Magnetic Motor) 包括永磁同步电机(正弦波)和永磁无刷直流电机(方波)两大类,其转子均由永磁材料制成, 定子采用三相绕组,输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。
永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率,具有高功率密度和宽调速范围,且没有励磁损耗和散热问题,电机结构简单,体积比同功率的异步电机小 15%以上;其缺点在于高速运行时控制复杂,永磁体退磁问题目前难以解决, 电机造价较高。
目前,永磁同步电机主要应用于体积小,且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域,部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动 汽车 、低速电动车领域应用较为广泛。
3)开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor)的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而成,利用冲片上的齿槽构成双凸极结构, 定子产生扭曲磁场,利用“磁阻最小原理”驱动转子运动。
开关磁阻电机结构和控制简单、出力大,可靠性高,成本低,起动制动性能好,运行效率高,但电机噪声高,但转矩脉动严重,非线性严重,在电动 汽车 驱动中有利有弊,目前电动 汽车 应用较少。
4)直流电机(DC Motor)通过在定子主磁极上绕制励磁线圈并通以直流电以产生磁场,转子电枢绕组也通以直流电,通电绕组置于磁场中输出电磁转矩拖动负载运行。
直流电机控制器一般采用晶闸管脉宽调制方式( PWM),控制性能好,调速平滑度高,控制简单,技术成熟,且成本较低。
直流电机的缺点是需要独立的电刷和换向器,导致速度提升受限;电刷易损耗,维护成本较高。
直流电机多用于早期的电动 汽车 驱动系统,目前新研制的车型已经基本不再采用。
纯电池的大脑:电控系统介绍
电控系统是纯电动 汽车 的大脑,其由各个子系统构成,每一个子系统一般由传感器,信号处理电路,电控单元,控制策略,执行机构,自诊断电路和指示灯组成。
纯电动 汽车 的电控系统主要包括整车控制系统,电机控制系统和电池管理系统,各技术分支的功能不是简单的叠加,而是综合各个分支功能来控制 汽车 。电子控制技术是纯电动 汽车 发展的核心技术。
电控系统的主要功能包括:
1)接收来自驾驶员的操作命令,并向各个控制部件发送控制指令,使 汽车 按照驾驶员的预期行驶。
2)电控系统对关键信息的模拟量状态通过传感器进行采集并输入到相关控制部件的信号通道。
3)接收到的各个部件的信息发送到电池管理系统,提供各个部件当前能量的信息状态。
4)对系统故障可判断和存储,实时检测系统信息,记录电动 汽车 运行过程中出现的故障。
5)对 汽车 具有保护功能,在突发或者紧急情况下可自动复位电动机。
在 汽车 电控系统中,整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)和电池管理系统(BMS)是最重要的核心技术,对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。
BMS 提供电池出现的问题及状况,MCU 提供电池电能的利用与收回信息,VCU 主要是整理合并以上收到的信息,针对电池充放电的电压、电流、功率等指数进行分析处置后,及时鉴别电池的安全逻辑,并将形成的相关指令传送至电池管理系统中,通过该系统来执行相关的充放电行为。
整车控制系统(VCU )
VCU 是实现整车控制决策的核心电子控制单元,一般仅新能源 汽车 配备、传统燃油车无需该装置。
VCU 通过采集油门踏板、挡位、刹车踏板等信号来判断驾驶员的驾驶意图;通过监测车辆状态(车速、温度等)信息,由 VCU 判断处理后,向动力系统、动力电池系统发送车辆的运行状态控制指令,同时控制车载附件电力系统的工作模式;VCU 具有整车系统故障诊断保护与存储功能。
电机控制器(MCU)
电机控制器(MCU)通过接收 VCU 的车辆行驶控制指令,控制电动机输出指定的扭矩和转速,驱动车辆行驶。
实现把动力电池的直流电能转换为所需的高压交流电、并驱动电机本体输出机械能。
车用 MCU 在 汽车 中的应用呈现出多样性,从简单的车灯控制到复杂的发动机控制、 汽车 远程通信实现,高、中、低端 MCU 在 汽车 中都可以发挥作用。
不同 汽车 电子系统对 MCU 的要求是不同的,也就决定了车用 MCU 的多样性。
电池管理系统(BMS)
电池管理系统(BMS)作为保护动力锂离子电池使用安全的控制系统,时刻监控电池的使用状态,通过必要措施缓解电池组的不一致性,为新能源车辆的使用安全提供保障。
电动 汽车 动力电池是由几千个小电芯组成的,电池包的组成主要包括电芯、模块、电气系统、热管理系统、箱体和 BMS。
电池管理系统(Battery Management System,缩写 BMS)是对电池进行管理的系统,主要负责监测和管理整个电池组的政策工作:
主要功能包括估测电流的电荷状态、检测电池的使用状态、管控电池的循环寿命、在充电过程中对电池进行热管理、启停锂电池冷却系统,同时也管理单体电池间的均衡,防止单体电池过充过放产生的危险。
注:本文内容主要摘自天风证券,中外行业研究整理推送
⑺ 电动车电机的构造
电动机的结构:由定子、转子和其它附件组成。
定子(静止部分)
定子铁心构造:定子铁心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。
定子绕组构造:由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。
电动机接线盒内的接线:电动机接线盒内都有一块接线板,三相绕组的六个线头排成上下两排,并规定上排三个接线桩自左至右排列的编号为1(U1)、2(V1)、3(W1),下排三个接线桩自左至右排列的编号为6(W2)、4(U2)、5(V2),.将三相绕组接成星形接法或三角形接法。凡制造和维修时均应按这个序号排列。
机座构造:机座通常为铸铁件,大型异步电动机机座一般用钢板焊成,微型电动机的机座采用铸铝件。封闭式电机的机座外面有散热筋以增加散热面积,防护式电机的机座两端端盖开有通风孔,使电动机内外的空气可直接对流,以利于散热。
2.转子(旋转部分)
三相异步电动机的转子铁心:构造:所用材料与定子一样,由0.5毫米厚的硅钢片冲制、叠压而成,硅钢片外圆冲有均匀分布的孔,用来安置转子绕组。通常用定子铁心冲落后的硅钢片内圆来冲制转子铁心。
三相异步电动机的转子绕组构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。
鼠笼式转子:转子绕组由插入转子槽中的多根导条和两个环行的端环组成。若去掉转子铁心,整个绕组的外形像一个鼠笼,故称笼型绕组。小型笼型电动机采用铸铝转子绕组,对于100KW以上的电动机采用铜条和铜端环焊接而成。
绕线式转子:绕线转子绕组与定子绕组相似,也是一个对称的三相绕组,一般接成星形,三个出线头接到转轴的三个集流环上,再通过电刷与外电路联接。
相异步电动机的其它附件
端盖:支撑作用。
轴承:连接转动部分与不动部分。
轴承端盖:保护轴承。
风扇:冷却电动机。
(7)电动汽车电机用硅钢片扩展阅读
电动车电机是指用于电动汽车的驱动电机。根据其使用环境与使用频率的不同,形式也不同。不同形式的电机其特点也不一样。电动车电机按照电机的通电形式来分,可分为有刷电机和无刷电机两大类;按照电机总成的机械结构来分,一般分为“有齿”和“无齿”
永磁式直流电机:由定子磁极、转子、电刷、外壳等组成。
定子磁极采用永磁体(永久磁钢),有铁氧体、铝镍钴、钕铁硼等材料。按其结构形式可分为圆筒型和瓦块型等几种。
转子一般采用硅钢片叠压而成,漆包线绕在转子铁心的两槽之间(三槽即有三个绕组),其各接头分别焊在换向器的金属片上。
电刷是连接电源与转子绕组的导电部件,具备导电与耐磨两种性能。永磁电机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨电刷。
2.无刷直流电机:由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成。
无刷直流电机的特点是无刷,采用半导体开关器件(如霍尔元件)来实现电子换向的,即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点。
位置传感器按转子位置的变化,沿着一定次序对定子绕组的电流进行换流(即检测转子磁极相对定子绕组的位置,并在确定的位置处产生位置传感信号,经信号转换电路处理后去控制功率开关电路,按一定的逻辑关系进行绕组电流切换)。
3.高速永磁无刷电机:由定子铁心、磁钢转子、太阳轮、减速离合器、轮毂外壳等组成。
电机盖子上面可以装上霍尔传感器,用以测速。
位置传感器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。
采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机,其磁敏传感器件(例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等)装在定子组件上,用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。电动汽车多用的是霍尔元件。
采用光电式位置传感器的无刷直流电动机,在定子组件上按一定位置配置了光电传感器件,转子上装有遮光板,光源为发光二极管或小灯泡。转子旋转时,由于遮光板的作用,定子上的光敏元器件将会按一定频率间歇间生脉冲信号。
采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机,是在定子组件上安装有电磁传感器部件,当永磁体转子位置发生变化时,电磁效应将使电磁传感器产生高频调制信号。
定子绕组的工作电压由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。