双定子及双转子微型汽车电动机的发展

2013-09-18 12:56:22   来源:   评论:0   点击:   [收藏]

众所周知,电动机及其驱动系统是电动汽车驱动系统的核心。多年以来,人们不断探寻高转矩密度和高效率的电动机驱动系统,不断探索新型电动机结构,从而提高和优化 电动汽车 的驱动性能
    众所周知,电动机及其驱动系统是微型电动汽车驱动系统的核心。多年以来,人们不断探寻高转矩密度和高效率的电动机驱动系统,不断探索新型电动机结构,从而提高和优化电动汽车的驱动性能。永磁无刷电动机具有高效、高转矩密度、高能量密度的特点,一直以来都是该领域关注的热点。为了进一步提高电动机的转矩密度,节省汽车内部有限空间,一批多定子、多转子结构的永磁无刷电动机成为人们研究的重点。
    传统的永磁无刷电动机由单一定子和转子构成,转子上有永磁体,定子上有电枢绕组,中间一层气隙用来传递能量:当电枢绕组通以电流时,定子磁场与转子磁场作用产生电磁转矩.从而带动转子运动:如果在现有电动机体积不变的前提下.增加定子或转子个数,气隙数量由一层变为两层或者多层,那么由于转矩的叠加。.作用于转子上的电磁转矩将会相应增加,从而电动机整体的转矩密度和功率密度就会相应得到提高。而且由于较高的机械集成度,电动机将具有响应快、动态性能好、结构材料利用率高和驱动控制灵活等特点。
    双转子永磁电动机其基本结构如图所示,采用了无定子槽绕组结构与双永磁转子结构相结合,相对于传统的单转子无齿槽电动机,大大减小了绕组端部长度,提高了定子绕组利用率,减小了电枢绕组铜损,图示采用有槽绕组结构与双永磁转子结构相结合,可以进一步减少气隙宽度,提高转矩密度。注意到双转子电动机虽然具有两个转子,但是其内、外转子是由端部固定在一起,这样电动机具有唯一的转速输出。由于结构紧凑,双转子永磁电动机对比单转子永磁电动机,可以充分利用电动机内部空间,提高电动机转矩密度和功率密度。但是双转子永磁电动机也有其自身缺点,由于定子绕组全部放置于电动机内部,散热存在问题;另外定子绕组占据了电动机内部大部分空间,内转子半径将会受到限制,进而影响其转矩输出;此外,外转子的永磁体的用量会随半径增大而增大,从而一定程度上增加了电动机的成本。
双定子及双转子电动机\

    另外,还出现一种轴向磁通的盘式双转子永磁电动机 。盘式双转子永磁电动机的气隙呈平面型,气隙磁场呈轴向。由于盘式双转子永磁电动机的轴向长度较短,电枢绕组端面直接与气隙接触,有利于电枢绕组散热,转矩输出平稳,不存在磁滞和涡流损耗,效率高,可以将其广泛应用于汽车空调器、电动自行车、机器人、计算机外围设备等场合。但是由于单边的永磁体结构,往往造成单边磁拉力,引起电枢变形,影响电动机的性能。有研究者将扇形永磁体粘贴在转子铁心表面,形成双边的永磁体结构。转子一般为高性能永磁材料,中间定子铁心一般不开槽,定子绕组既可以粘结在铁心上,也可以均匀环绕在铁心上,形成环形绕组定子。这样可以大大改善极面下气隙磁通密度的均匀性,从而可以克服转子铁心单边磁拉力的影响。另外,还可以充分利用永磁材料,缩小电动机体积,并提高电动机转矩性能。

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