3.6 其他电机（课件）-《新能源汽车结构与检修》同步精品课堂（人交版）

单元三 电动汽车电机驱动系统 3.6 其他电机 《新能源汽车结构与检修》（人交版） 人民交通出版社 专题复习讲练测 1 学习目标 知识目标 1.学生了解轮毂电机的结构形式，包括内转子型和外转子型的特点。 2.掌握轮毂电机的驱动方式，如直接驱动和减速驱动的原理及应用场景。 3.熟悉轮毂电机驱动系统的特点，包括优点如独立控制车轮等，以及缺点如增加簧下质量、散热困难等。 能力目标 1.培养学生分析电机结构和特点的能力，能够根据不同的需求选择合适的电机类型。 2.提升学生的逻辑思维能力，通过对各种电机的原理和特点的学习，能够进行比较和归纳。 情感目标 1.激发学生对电机技术的兴趣和好奇心，培养学生对科学技术的热爱。 2.培养学生的创新意识，让学生认识到电机技术的不断发展和创新对社会的重要性。 导入情景 01 轮毂电机 交流励磁发电机 永磁无刷电动机 一、轮毂电机 轮毂电机技术又称为车轮内装式电机技术,是一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮载装置技术。各大汽车厂商都投入了大量资金进行研发轮毅电机驱动式电动汽车的应用越来越广泛，轮电机驱动技术具有广阔的发展前景。 新知学习 02 轮毂电机驱动系统的结构 一、轮毂电机 1.轮毂电机结构形式 轮毂电机驱动系统通常由电动机减速机构、制动器与散热系统等组成。轮毂电机驱动系统根据电机的转子形式主要分成内转子型和外转子型两种结构形式。图3-19 所示为两种形式轮电机的结构简图。 新知学习 02 一、轮毂电机 通常,外转子型采用低速外转子电机电机的最高转速为 1000~1500r/min，无任何减速装置电机的外转子与车轮的轮辐固定或者集成在一起,车轮的转速与电机相同。内转子型则采用高速内转子电机,同时装备固定传动比的减速器,为了获得较高的功率密度,电机的转速通常高达 10000r/min,减速结构通常采用传动比为 10:1左右的行星齿轮减速装置,车轮的转速为1000r/min 左右。 新知学习 02 一、轮毂电机 高速内转子型轮毅电机的优点是具有较高的比功率,质量轻、体积小、效率高、噪声小、成本低;缺点是必须采用减速装置,使效率降低,非簧载质量增大,电机的最高转速受线圈损耗、摩擦损耗以及变速机构的承受能力等因素的限制。 低速外转子电机的优点是结构简单、轴向尺寸小、比功率高,能在很宽的速度范围内控制转矩,且响应速度快,外转子直接和车轮相连,没有减速机构,因此效率高;缺点是如要获得较大的转矩,必须增大电机体积和质量,因而成本高,加速时效率低、噪声大。这两种结构在目前的电动汽车中都有应用,但是随着紧凑的行星齿轮变速机构出现,高速内转子式驱动系统在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。 新知学习 02 一、轮毂电机 需要附加机械制动系统。轮电机系统中的制动器可以根据结构采用鼓式或者盘式制动器。由于电动机电制动容量的存在,往往可以使制动器的设计容量适当减小。大多数的轮电机系统采用风冷方式进行冷却,也可采用水冷和油冷的方式对电机、制动器等的发热部件进行散热降温,但结构比较复杂。 新知学习 02 一、轮毂电机 图3-20为某轮载电机的外观图3-21是爆炸图爆炸图中的各部件见表3-3。 新知学习 02 一、轮毂电机 2.轮毂电机驱动方式 轮毂电机的驱动方式可以分为直接驱动和减速驱动两种基本形式。 直接驱动方式如图 3-22 所示,采用低速外转子电机,轮电机与车轮组成一个完整部件总成电机布置在车轮内部,直接驱动车轮带动汽车行驶。 新知学习 02 一、轮毂电机 其主要优点是体积小、质量轻、成本低、系统传动效率高、结构紧凑,既有利于整车结构布置和车身设计,也便于改型设计。这种驱动方式直接将外转子安装在车轮的轮钢上驱动车轮转动。由于电动汽车在起步时需要较大的转矩,所以安装在直接驱动型电动轮中的电机必须能在低速时提供大转矩:承载大转矩时需要大电流易损坏电池和永磁体;电机效率峰值区域很小负载电流超过一定值后效率急剧下降。为了使汽车能够有较好的动力性,电机还必须具有很宽的转矩和转速调节范围。由于电机工作产生一定的冲击和振动,要求车轮轮钢和车轮支撑必须坚固、可靠;同时,由于非簧载质量大,要保证汽车的舒适性,要求对悬架系统进行优化设计。此方式适用于平路行驶或负载小的场合。 新知学习 02 一、轮毂电机 减速驱动方式如图3-23 所示,采用高速内转子电机,适合现代高性能电动汽车的运行要求。这种电动轮采用高速内转子电机,其目的是为了获得较高的功率。减速机构布置在电机和车轮之间,起减速和增矩的作用,保证电动汽车在低速时能够获得足够大的转矩。 新知学习 02 一、轮毂电机 3.轮毂电机驱动系统的特点 轮毂电机驱动系统作为一种新兴的电机驱动形式,其布置非常灵活,可以根据汽车驱动方式分别布置在电动汽车的两前轮、两后轮或四个车轮的轮中和其他驱动形式的电动汽车相比,轮毂电机驱动式电动汽车在动力源配置、底盘结构等方面有其独特的技术特征和优势,具体体现在以下几个方面。 新知学习 02 一、轮毂电机 (1)动力控制由硬连接改为软连接。通过电子线控技术,实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求,从而省略了传统汽车所需的机械式操纵变速装置、离合器、变速器传动轴和机械差速器等,使驱动系统和整车结构简洁,有效可利用空间大,传动效率提高。 (2)各电动轮毂的驱动力直接独立可控,使其动力学控制更为灵活、方便;能合理控制各电动轮的驱动力,从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。 (3)容易实现各电动轮的电气制动机电复合制动和制动能量回馈,还能对整车能源的高效利用实施最优化控制和管理,节约能源。 新知学习 02 一、轮毂电机 (4)底架结构大为简化,使整车总布置和车身造型设计的自由度增加,若能将底架承载功能与车身功能分离,则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化,从而缩短新车型的开发周期,降低开发成本。 (5)若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导入线控四轮转向技术,实现车辆转向行驶高性能化,可有效减小转向半径,甚至实现零转向半径,大大增加转向灵便性。 新知学习 02 二、交流励磁记忆电动机 记忆的概念主要源自永磁电动机中所用永磁材料的特性,即材料本身的磁化程度能够在很短的时间内通过施加充磁或者去磁磁动势而得到改变。并且充去磁之后其磁化程度也能被保留记忆住,从而达到了简单、有效地调节电动机内磁场以及气隙磁通密度的目的。从这个概念可以看出,记忆电动机并不是一种新的电动机结构,而只是一种新的电动机概念。理论上,任何一种以永磁体为主要励磁源的永磁电动机,通过采用合适的永磁材料再加以合适的电动机制造工艺,都能成为记忆电动机。 新知学习 02 二、交流励磁记忆电动机 永磁电动机作为一种高效、高功率密度的电动机,在各种工业领域,特别是电动汽车领域,得到了广泛的应用。在传统的永磁电动机中,永磁材料的磁性能一般比较稳定,当需要弱磁时,通常采用施加持续弱磁电流的方法来达到,这必然导致较大的励磁损耗。而另一方面,永磁体在外磁场特别是电枢反应磁场的作用下,有可能发生不可逆去磁,从而导致电动机性能下降,甚至无法使用。记忆电动机的出现.正是为了在拓展永磁电动机调速范围的同时,避免产生额外的励磁损耗.归根结底.这是一种新的、简单、高效的弱磁控制技术。 新知学习 02 三、外转子型双励磁永磁无刷电动机 双励磁永磁无刷电动机通常是指由电励磁和永磁体相互作用而产生磁场的无刷电动机。电励磁通常是由直流励磁构成,因为电励磁具有灵活的可调性,因此这种双励磁永磁无刷电动机既继承了普通永磁无刷电动机的优点,又克服了普通永磁无刷电动机所具有的磁场调节复杂性和局限性。 新知学习 02 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 1： 交流励磁记忆电动机的励磁方式是（ ）。 A. 直流励磁 B. 交流励磁 C. 永磁励磁 D. 混合励磁 解析：交流励磁记忆电动机采用交流励磁方式。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 外转子型双励磁永磁无刷电动机的结构特点是（ ）。 A. 外转子、单励磁 B. 外转子、双励磁 C. 内转子、单励磁 D. 内转子、双励磁 解析：外转子型双励磁永磁无刷电动机具有外转子和双励磁的结构特点。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 外转子型双励磁永磁无刷电动机的优点是（ ）。 A. 转矩大、效率高 B. 转速高、体积小 C. 成本低、可靠性高 D. 以上都是 解析：外转子型双励磁永磁无刷电动机具有转矩大、效率高、转速高、体积小、成本低、可靠性高等优点。答案是 D。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 外转子型双励磁永磁无刷电动机的控制方式主要有（ ）。 A. 矢量控制 B. 直接转矩控制 C. 脉宽调制控制 D. 以上都是 解析：外转子型双励磁永磁无刷电动机的控制方式主要有矢量控制、直接转矩控制、脉宽调制控制等。答案是 D。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 与内转子型电机相比，外转子型双励磁永磁无刷电动机的优势在于（ ）。 A. 转速更高 B. 转矩更大 C. 体积更小 D. 效率更高 解析：外转子型电机通常转矩更大。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 外转子型双励磁永磁无刷电动机在新能源汽车中的应用前景如何？（ ） A. 广阔 B. 狭窄 C. 没有前景 D. 不确定 解析：由于其众多优点，在新能源汽车中有广阔的应用前景。答案是 A。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 外转子型双励磁永磁无刷电动机的双励磁是指（ ）。 A. 永磁励磁和直流励磁 B. 永磁励磁和交流励磁 C. 直流励磁和交流励磁 D. 以上都不是 解析：外转子型双励磁永磁无刷电动机的双励磁是指永磁励磁和交流励磁。答案是 B。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 以下关于外转子型双励磁永磁无刷电动机的说法错误的是（ ）。 A. 可以实现高效运行 B. 控制复杂 C. 成本较高 D. 适用于所有场合 解析：外转子型双励磁永磁无刷电动机虽然有很多优点，但并不适用于所有场合。答案是 D。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 轮毂电机有哪些驱动方式？各有什么优缺点？ 答案：轮毂电机的驱动方式主要有直接驱动和减速驱动。直接驱动的优点是结构简单，没有减速机构，可靠性高；缺点是在需要大转矩的情况下，电机尺寸会较大，成本较高，且适用于对速度要求不高的场合。减速驱动的优点是可以通过减速机构增大转矩，适应不同的行驶需求；缺点是增加了系统的复杂性和成本，同时也会降低一定的效率。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 交流励磁记忆电动机有哪些特点？ 答案：交流励磁记忆电动机具有高效节能、结构复杂、控制难度大等特点。它可以根据不同的工作条件调整励磁，实现高效运行，但由于其结构和控制的复杂性，对控制系统的要求较高。 本节课我们一起学习了三种不同类型的电机，分别是轮毂电机、交流励磁记忆电动机和外转子型双励磁永磁无刷电动机。对于轮毂电机，我们了解了其结构形式分为内转子型和外转子型。在驱动方式上，有直接驱动和减速驱动两种。轮毂电机驱动系统具有能实现独立控制每个车轮等特点，但也存在增加簧下质量、散热困难等缺点。交流励磁记忆电动机具有高效节能的特点，不过其结构复杂、控制难度大，采用交流励磁方式。外转子型双励磁永磁无刷电动机具有转矩大、效率高、转速高、体积小、成本低、可靠性高等优势，其双励磁是指永磁励磁和交流励磁，在新能源汽车等领域有广阔的应用前景。 课堂小结 03 简述轮毂电机的三种驱动系统特点。 交流励磁记忆电动机的励磁方式是什么？有哪些主要特点？ 外转子型双励磁永磁无刷电动机的 “双励磁” 具体指什么？并阐述其优势。 作业布置 04 感谢观看 $$