电动车的电机有啥不同?看完全明白了

  • 2019-02-13 18:01
  • 来源:卡车之家

摘要:在政策法规上,电动卡车受到政府支持;日常使用上,电动卡车成本要比燃油卡车的成本低的多,且电动卡车控制更容易智能,更容易实现车联网,但是电动卡车的发展一直很缓慢。

电车资源讯:

穿梭在城市中的轻卡,越来越多的是电动卡车,因此电动卡车也逐渐走进卡友的视线中。

在政策法规上,电动卡车受到政府支持;日常使用上,电动卡车成本要比燃油卡车的成本低的多,且电动卡车控制更容易智能,更容易实现车联网,但是电动卡车的发展一直很缓慢。

电动车的电机有啥不同?看完全明白了

图1:电动卡车

提到电动卡车,我们脑海中第一想法就是“电”。由此深入,电动卡车的核心技术可以简称为“三电”,即电机、电池、电控。今天小编就和车友讨论一下电机,重点说说各种电机的特点和基本原理。

▎电机主要类别和分类方式:

今天咱们的讨论并不很深入,所以就简单介绍一下类别和分类依据。

▎根据直流和交流分:

根据电流的直流和交流可以分为直流电机和交流电机,直流电机可以细分为有刷电机和无刷电机,交流电机还可以继续分为单相和三相电机。

电动车的电机有啥不同?看完全明白了

图2:直流电机

简单说,直流和交流区别在于:直流电有正负极,电流有固定的方向,从正极流向负极;交流电是指大小和方向都随时间做周期性变化的电流,日常生活中的用电就是交流电,日常称呼为“火线”和“零线”。在这里多说一句“零线”并不是没有“电”,只是相对大地没有电压降,电压降就电势差,所以就相对的没有电流。

▎根据转差率分:

根据转差率可以分为同步电机和异步电机。继续细分,同步电机根据磁场不一样,有永磁同步电机,磁滞同步电机和磁阻同步电机;异步电机,有感应形式的,也有交流换向器形式的,而感应形式的有三相异步电机和罩极异步电机。

既然提到了转差率,就得说说转差率的概念了。只有当闭合线圈有感应电流时,才存在驱动转矩。转矩由闭合线圈的电流确定,且只有当环内的磁通量发生变化时才存在。因此,闭合线圈和旋转磁场之间必须有速度差。因而,遵照上述原理工作的电机被称作“异步电机”。

同步转速(ns)和闭合线圈速度(n)之间的差值称作“转差”,用同步转速的百分比表示。

s=[(ns-n)/ ns] x 100% (s为下标)运行过程中,转子电流频率为电源频率乘以转差率。当电动机起动时,转子电流频率处于最大值,等于定子电流频率。

转子电流频率随着电机转速的增加而逐步降低,并且处于恒稳态的转差率与电机负载有关系。它既受到电源电压的影响,又受到负载的影响。如果负载较高,则转差率较大,或者电机供电电压低于额定值,则转差率增大。这里就会引起我们思考另一个问题,同步电机和负载又是什么关系呢,后面永磁同步电机的时候在讨论。

实际上,即使电压正确无误,如果供电频率高于异步电机的额定频率,一也未必能够提高电机转速。存在转差率,带负载的异步电机的转速稍稍低于同步转速。

还有其他的分类方式就不在一一叙述了。

▎各类电机的基本原理:

电机的种类繁多,小编选取几个具有典型特点的电机和大家探讨一下它们的工作原理。

1. 直流有刷电机

有刷直流电机是一种直流电机,有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷,转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组,产生电枢电流,电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩,使电机旋转带动负载。由于电刷和换向器的存在,有刷电机的结构复杂,可靠性差,故障多,维护工作量大,寿命短,换向火花易产生电磁干扰。

电动车的电机有啥不同?看完全明白了

图3:永磁同步电机(来源:互联网)

2.永磁同步电机

首先“永磁同步电机”是交流电机,因为无论作为发电机还是电动机使用,它的定子绕组中电流都是交流的,而它的转子上有永磁体,绕组上为感应电流。

“永磁”指的是电机的转子(对旋转电机)上有永磁材料。

“同步”指的是电机的转速与电枢绕组中通入交流电的频率能相同,而直流电的频率是0,所以你只要看到电机名字中有“同步”一词,就立刻可以判断它是属于交流电机。

正如上面所提到的转差率,如果负载增加,功角将增加,此时不会“失步”,依然是同步电机,如果负载继续增加,此时电机就会失步,变为“异步”。

“失步”是一个很重要的概念,合理的“失步”,特别是启动,加速时,因为所需力矩大,所以就不能保持转子和电流频率相同,进而“失步”。

在选择合适电机情况下,转子加速度慢于电机的旋转磁场即转子速度低于换相速度时,电机会产生失步,这是因为输入电机的电能不足,产生的力矩无法使转子速度跟上定子磁场的旋转速度,从而引起失步。

3.三相异步电机

这种电机是我们生活中最常见的电机,三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源(的一类电动机,由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转,存在转差率,所以叫三相异步电机。

电动车的电机有啥不同?看完全明白了

图4:三相异步电机(来源:互联网)

当电动机的三相定子绕组 通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

电动车的电机有啥不同?看完全明白了

图5:三相异步电机原理(来源:互联网)

当导体在磁场内切割磁力线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

▎各种电机特点(性能、可靠性 、能耗),以及本身特点对电动卡车选用的影响:

绝大部分厂商用的电机都是永磁同步电机,说到这里就有个疑问,电池输出的直流电为什么要用交流电机呢?这就与永磁同步电机的特性有关:

永磁同步电机安装在卡车上,结构简单,永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上,形成整体直驱系统,即一个轮轴就是一个驱动单元,省去了一个变速箱。

电动车的电机有啥不同?看完全明白了

图6:永磁同步电机(来源:互联网)

永磁同步电机的特点主要有以下几方面:

(1)永磁同步电机本身的功率效率高以及功率因数高;

功率效率高是很容易理解的,摩擦损耗低,自然功率效率高;谈到功率因数,功率因数的大小与电路的负荷性质有关, 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。

功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数,就是把电能转换为自己想要功的能力。功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大, 从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。

(2)相对应的还有其他的优势,永磁同步电机发热小,因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小,系统采用全封闭结构,无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声,免润滑油、免维护,永磁同步电机允许的过载电流大,可靠性显著提高,整个传动系统重量轻,单位重量的功率大。

▎总结:

小编尽可能把文章中的电机说清楚,但是依然有很多东西说不清楚。电机的种类有很多种,但都是大同小异,且都已经形成了标准,所以说,那些缺点和不足很难克服,我们最便捷、最经济的做法就是突出主要矛盾,把我们最关心的方面放在首位。

电机方面的问题对电动卡车来说是细枝末节的小问题,正规厂商的主流产品还是值得信赖的,最后希望本文对车友有启发。

电车资源微信二维码

扫一扫,关注 电车资源 微信公众号,更方便获知每日精彩推荐

网友评论文明上网理性发言,请遵守评论服务协议
账号登录注册后参与评论

基础知识 电动物流车日常行驶如何提升续航里程?能量回收系统是关键

纯电动物流车上的能量回收主要是为了提高电能的利用率以达到增加续航里程的效果,在目前各家电池储能技术水平都接近的情况下,把制动能量回收做到极致,把电池能量的利用率做到最高才是提高续航能力的关键之一。
2019-03-18

新车上手 续航敢叫板燃油车?中通氢燃料电池物流车了解下

在氢燃料电池汽车研发领域,日本车企和韩国车企走在前列,并在乘用车实现了氢燃料电池汽车的量产。但由于氢燃料电池在基础设施、成本、储存运输、技术方面仍存在一些阻碍,导致氢燃料电池汽车价格一直居高不下。
关键字: 氢燃料 物流车
2019-03-11

充电知识 功率大不一定最好,教你选物流车充电桩

对于讲究出勤率的城市物流用户来说,续航能力不足导致的低效率,现在只能在充电时间上补回来,因此充电的便利性对于这部分用户来说就变得十分重要。
关键字: 充电桩 新能源
2019-03-06

基础知识 浅析|为什么越来越多的电动汽车都将电池包设计在底盘?原来大有深意

近年来,融合多种高新技术而兴起的纯电动汽车有望成为21世纪的重要交通工具。在这个领域,中国与国外技术水平与产业化的差距相对较小,有可能在世界汽车工业新一轮竞争中实现跨越式发展,取得有利地位。
关键字: 电动汽车 电池包
2019-02-28

用车 用车小常识|驾驶新能源汽车你需要知道这些!

新能源汽车涉水应该如何操作?如何对新能源汽车紧急下电?新能源汽车发生事故,拖车应该注意哪些?新能源汽车洗车应该注意哪些?新能源汽车举升进行检修应如何操作?新能源汽车进行外观喷漆应该注意什么?答案在这里
关键字: 用车小常识 新能源
2019-02-20
电车资源2019年活动排期
  • 周排行
  • 月排行
关闭
东风俊风纯电动物流车秒杀