启飞汽车

1.电动汽车用直流电动机的要求

    电动汽车用直流电动机和其他通用的电动机相比, 有以下几个方面的技术要求:

(1) 抗振动性

    由于直流电动机具有较重的电枢, 所以在路况凹凸不平时的车辆振动会影响轴承所承受的机械应力, 对这个应力进行监控和采取相应的对策是很有必要的。 同时, 由于振动很容易影响到换向器和电刷的滑动接触, 因此必须采取提高电刷弹簧的预紧力等措施。

(2) 环境的适应性

    直流电动机在电动汽车上使用时与在室外使用时的环境大体相同, 所以要求在设计中充分考虑密封问题, 防止灰尘和水汽侵入电动机, 另外也要充分考虑电动机的散热问题。

(3) 低损耗性

    为了延长一次充电续驶里程以及抑制电动机温度的上升,尽量保持低损耗和高效率成为直流电动机的重要特性。近几年, 由于稀土系列 (钴、钕、硼) 永久磁体的研究开发,直流电动机中的高效率化已有显著的发展。

(4) 抗负荷波动性

    在不同道路上行驶时,电动机的负荷会有较大的变动, 因此有必要对额定条件的设定加以重点考虑。在市区行驶时, 由于交通信号及其他状况等的影响,起动、加速工况较多,不可避免地要经常在最大功率情况下工作。此时, 电刷的电火花和磨损非常强烈, 因此必须注意换向极和补偿线圈的设计。在郊外行驶时,电动机的输出转矩比较低, 在高速旋转大输出功率的情况下, 一般要以较高效率的额定条件运行。而直流电动机在高速的情况下,对其换向器部分的机械应力和换向条件的要求会变得很严格。为此,在大型电动汽车电动机驱动系统中, 大多设置变速器以达到提高起动转矩的目的。

(5) 小型、轻量化

    由于要释放受限的车载空间以及减轻车身总质量, 因而小型和轻量化成了设计中的重要问题。直流电动机旋转部分中含有较大比例的金属铜, 如电枢绕组和铜制的换向器片,所以与其他类型的电动机相比,直流电动机的小型轻量化设计更难实现。 目前可以通过采用高磁导率、低损耗的电磁钢板减少磁性负荷,虽然增加了成本,但可以实现轻量化。

(6) 免维护性

    根据负荷情况和运动速度等使用条件的不同, 电刷的更换时间和维修作业的次数是变化的。解决办法是采用不损伤换向器片材质的电刷,以及将检查端口制造得较大, 以便维修、更换等。

2.直流电动机的应用

    电动汽车用直流电动机主要是他励式直流电动机(包括永磁直流电动机)、串励式直流电动机、复励式直流电动机三种类型。 小功率 (小于10kW)的电动机多采用小型高效的永磁式电动机,一般应用在小型、低速的专用车辆上,如电动自行车、高尔夫球车、电动叉车、警用巡逻车等。中等功率 (10~100kW) 的电动机采用他励、串励或复励式直流电动机,可以用在结构简单、转矩较大的电动货车上。大功率(大于 100kW) 的电动机采用串励式直流电动机,可用在要求低速、高转矩的大型专用电动汽车上, 如电动矿石搬运车、电动玻璃搬运车等。
    直流电动机的效率和转速相对较低, 运行时需要电刷和机械换向装置,机械换向结构容易产生电火花,不宜在多尘、潮湿、易燃、易爆环境中使用。其换向器维护困难,很难向大容量、高速度发展。此外,电火花产生的电磁干扰对高度电子化的电动汽车来说也是致命的。由于机械磨损,换向器和电刷需要定期更换,加之直流电动机价格高、质量和体积较大,这些缺点降低了直流电动机的可靠性和适用范围, 一定程度上也限制了其在现代电动汽车领域的应用。随着控制理论和电力电子技术的发展, 直流驱动系统和其他驱动系统相比已大大处于劣势。

来源：数据来源于网络整理
 

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