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永磁無刷直流電動機的主要優點 ZYC
2022年8月22日

永磁無刷直流電動機的主要優點如下:

  1)高效率:永磁無刷直流電動機在所有電動機中效率****,這是因為勵磁采用了永磁體,沒有功率消耗。沒有機械式換向器和電刷意味著機械摩擦損耗低,因此效率更高。

  2)體積小:最近高能量密度永磁體(稀土永磁體)的引入使永磁無刷直流電動機能獲得非常高的磁通密度,這就相應地有可能獲得高轉矩,從而能使電動機體積小而且重量輕。

  3)易控制:永磁無刷直流電動機與直流電動機一樣易于控制,因為在電動機的全運行過程中控制變量容易獲得,且保持不變。

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  4)易冷卻:轉子中沒有環行電流,因此永磁無刷直流電動機的轉子不會發熱,僅在定子上有熱量產生。定子比轉子更易于冷卻,因為定子是靜止的,且位于電動機的邊緣。

  5)低廉的維護、顯著的長壽命和可靠性:沒有電刷和機械式換向器就不需要相關的定期維護,排除了相關部件出現故障的危險。因此,電動汽車電機的壽命僅隨繞組絕緣、軸承和永磁體壽命而變化。

  6)低噪聲:由于采用電子換向器,而不是機械式換向器,故不存在與換向器相伴隨的噪聲。驅動逆變器的開關頻率足夠高,致使諧波噪聲處于聽不見的范圍。

但是,永磁無刷直流電動機也有如下一些缺點:

  1)成本:稀土永磁體比其他永磁體昂貴得多,故導致電動機成本上升。

  2)有限的恒功率范圍:大的恒功率范圍對獲得高的車輛效率是至關重要的。永磁無刷直流電動機不可能獲得大于基速兩倍的****轉速。

  3)安全性:在電機制造過程中,由于大型稀土永磁體可以吸引飛散的金屬物體,故可能有危險性。萬一車輛失事,若車輪自由地自旋,而電動機仍然由永磁體勵磁,則在電動機的接線端將出現高電壓,可能會危及乘客或援救者。

  4)磁體退磁:永磁體可被大的反向磁動勢和高溫退磁。對每一種永磁材料,其臨界去磁力是不同的。當冷卻電動機時,特別是如果電機構造緊湊,必須非常小心。

  5)高速性能:永磁體采用表面安裝方式的電動機不可能達到高速,這是因為受限于轉子磁軛與永磁體之間裝配的機械強度。

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  6)永磁無刷直流電動機驅動中的逆變器故障:由于永磁體位于轉子上,永磁無刷直流電動機呈現的主要危險在于萬一逆變器出現短路故障。這樣,旋轉的轉子總是被勵磁,從而持續地在短路繞組中感生電動勢。在短路繞組中,極大的環流和相應的大轉矩將堵轉轉子。車輛的一個或幾個車輪停轉的危險是不可忽視的。若后輪被堵轉,而前輪在旋轉,則車輛將會失去控制轉動。若前輪被堵轉,則駕駛者將無法對車輛進行方向控制。若只有一個車輪被堵轉,將誘發使車輛旋轉的側滑轉矩,這使得車輛難以控制。除這些車輛可能發生的危險之外,還應注意,逆變器短路引起的大電流將導致永磁體處于退磁和毀損的危險之中。

  永磁無刷直流電動機驅動的開路故障不會直接危及車輛的穩定性。但是,由于開路導致的無法控制電動汽車電機將帶來車輛控制方面的問題。因為磁體總是在勵磁,且不能予以控制,所以很難控制永磁無刷直流電動機,使故障最小化。檔永磁無刷直流電動機運行在恒功率區時,這是一個特別重要的問題。在恒功率區中,由定子所產生的磁通與磁體產生的磁通反向,并使電動機以較高轉速旋轉。如果定子磁通消失,磁體產生的磁通將在繞組中感生一個大的電動勢,該電動勢可危及電子元器件或乘客。

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