考慮到作為電動汽車驅動電機使用,直流電機和永磁式電機在結構和面對複雜的工作環境適應性太差,很容易發生機械和退磁的故障,所以開關磁阻電機與交流異步機相比,有著以下方面的明顯優勢。
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電動汽車驅動電機:電機本體結構方面
開關磁阻電機的結構比鼠籠式感應電機更簡單,其突出的優點是轉子上沒有繞組,僅僅是由普通矽鋼片疊壓而成。整個電機的損耗大部分集中於定子繞組上,這使得電機製造簡單,絕緣性好,容易冷卻,有著優秀的散熱特性,這種電機結構能減小電機體積和重量,可以用很小的體積取得較大的輸出功率。由於電機轉子機械彈性好,所以開關磁阻電機可以用於超高速運行。
電動汽車驅動電機:電機驅動電路方面
開關磁阻電機驅動系統的相電流是單向的,同時與轉矩方向無關,可以只用一個主開關器件來滿足電機的四象限運行狀態。功率變換器電路與電機的勵磁繞組直接串聯,各相電路獨立供電,即使電機的某相繞組或者控制器發生故障,只需使該相停止工作即可,不會造成更大的影響。所以,無論電機本體還是功率變換器都十分安全可靠,所以比異步機更適合用於惡劣環境。
電動汽車驅動電機:電機系統性能方面
開關磁阻電機的控制參數多,很容易通過適當的控制策略和系統設計滿足電動汽車的四象限運行的要求,並且在高速運行區域也能保持優秀的制動能力。開關磁阻電機不僅效率高,而且在很寬的調速範圍內都可以保持高效率,這是其他類型的電機驅動系統難以媲美的。這種性能十分適合應用於電動汽車的運行情況,非常有利於提高電動汽車的續行裡程。
交流異步電機特點:
優點:結構簡單,製造方便,價格便宜,運行方便。
缺點:功率因數滯後,輕載功率因數低,調速性能稍差。
異步電機運行時,必須從電網吸取無功勵磁功率,使電網的功率因數變壞。因此,對驅動球磨機、壓縮機等大功率、低轉速的機械設備,常採用同步電機。
稀土永磁同步電動機的特點:
穩態運行時,轉子的轉速和電網頻率之間有不變的關係n=ns=60f/p,ns稱為同步轉速。
若電網的頻率不變,則穩態時同步電機的轉速恆為常數而與負載的大小無關。
稀土永磁同步電動機是在現有電動機(如Y系列異步電動的基礎上,加裝稀土永磁材料而形成的高性能的電機產品。該電機以其獨特的性能代表著電機的發展方向,這種電機與Y系列電機相比,具有以下優點:
1.效率高
異步電機是感應電機,要吸收能量建立電機主磁場,造成一定的能量損耗;稀土永磁同步電機轉子中安裝有稀土永磁材料,建立了轉子磁場,不再吸收能量來建立電機磁場,轉子與定子磁場同步運行,轉子繞組中無感生電流,消除了轉子電阻銅耗和磁滯損耗,節省了電能,提高了電機效率。稀土永磁同步電機與異步電機相比,可減小定子電流15%,可提高運行效率20%左右。
2.功率因數高
異步電機因需要從電池動力包中吸收電流勵磁,電機無功電流大,功率因數低稀土永磁同步電機中不再需要感應電流勵磁,定子繞組幾乎不存在無功電流,電機的功率因數近於1,減小了定子電流,使定子損耗降低,進一步提高了電機的效率。同時功率因數的提高,減少了電池能量的損耗。
3.起動力矩大
通過改變稀土永磁電機轉子結構,使電機的起動轉矩倍數大於Y系列異步電機,因此在需要大起動轉距的設備中(如油田抽油機電機),可以用較小容量的稀土永磁電機替代較大容量的Y系列異步電機,如用37KW稀土永磁電機代替45KW-55KW的Y系列異步電機,較好的解決了「大馬拉小車」的問題,節省了設備的投入費用,提高了系統的運行效能。
4.力能指標好
由於負載波動,電動機負荷常在30%-90%之間變化,Y系列異步電機在60%的負荷下工作時,其效率下降15%,功率因數下降30%,力能指標下降40%,而稀土永磁電機的效率和功率因數下降甚微,當電機只有20%負荷時,稀土永磁電機的力能指標仍為滿負荷的80%以上,這進一步提高了電能的使用效率和能量的損耗。