首页 资讯 应用 高压 设计 行业 低压 电路图 关于

电机技术

旗下栏目: 传感技术 电源技术 电机技术 PCB

东芝(TOSHIBA)电动/混动汽车电机技术发展解密

电机技术 | 发布时间:2017-11-11 | 人气: | #评论# |本文关键字:汽车电机,电机,电动汽车,混动汽车
摘要:原文:《EV and HEV motor development in TOSHIBA》——M. Arata etc. 摘要:本文主要介绍东芝的混动/电动汽车电机,重点介绍永磁磁阻电机(PRM)、电机噪音抑制技术、当前和未来高效电机的发展。

原文:《EV and HEV motor development in TOSHIBA》——M. Arata etc.

摘要:本文主要介绍东芝的混动/电动汽车电机,重点介绍永磁磁阻电机(PRM)、电机噪音抑制技术、当前和未来高效电机的发展。


1.东芝电动/混动电机的发展

混合动力汽车的系统结构根据电动机和发动机的连接方式分成3种主要的结构形式:

串联混动系统,如图1所示,只有电机驱动系统。串联混动系统简单、成本低,发动机只负责为电池充电。

1510390846107656.jpg

并联混动系统,如图2所示,电机和发动机共同驱动。并联混动系统在低速和大转矩工况利用电机改进燃油经济性。可以预见具有系统成本低、燃油经济性的并联混动系统将来市场应用会越来越广。

1510390871173848.jpg

混联混动系统,如图3所示,是串联混动系统和并联混动系统的组合。

1510390950105229.jpg

东芝1991开始生产并联混动系统产品,扁平电机安装在发动机和变速器之间且不改变动力系统布局。东芝有超过20年混动汽车系列产品经验,如图4所示。2006年发布一款用于混动卡车的永磁电机。

1510390973106254.jpg


2.永磁磁阻电机

混动/电动汽车的电机驱动系统运行速度范围高至1:5,所以希望节能就需要在大的速度范围内总的效率都高。目前具有高功率和高效率的永磁电机(PM)应用在很多驱动系统。但是,永磁电机需要通过弱磁控制气隙磁链以保持电压恒定以能恒功率运行,因永磁电机的反电势和速度成正比。

然而,内置式永磁同步电机(IPM)也很难在超过1:3的速度范围内恒功率运行,如图5所示。高速区间增加的弱磁电流导致效率较低,并且当弱磁控制失效时过电压可能引起逆变器的电容和功率器件损坏。作者研发了PRM来解决IPM的缺点,通过改变永磁体的位置和磁路产生大的磁阻转矩。增加磁阻转矩的同时减少了永磁体的用量,减小反电势,最大运行速度范围超过1:5,高速区具备更小的弱磁电流和更高的效率。

1510391047121254.jpg

图6展示了一个典型的PRM结构。转子内的空气孔控制磁通流向增加凸极比。

1510391083174881.jpg


3.电机噪音抑制技术

在混动乘用车电机的发展过程中,主要有3种噪音。产生原因是:1.电机高功率密度;2.小气隙;3.没有工业电机的成熟的定子支撑。

第一种噪音是电磁力空间分布和频率与结构固有频率吻合时产生。解决方法是改变转子极数和定子槽数的组合,因为受安装支撑的约束不能改变结构。改变频率和振型之后,噪音下降明显。

第二种噪音是次谐波频率,由电磁力引起的转子偏心运动和并联回路中的环流电流引起。如图7所示,模拟转子偏心的噪音测试。除了4倍基频外的部分次数噪音在图中由虚线椭圆标记。被标记部分谐波次数明显与8/16/24/32次不同,这些噪音的趋势和第一种噪音相同。

1510391118984481.jpg

一种跳极连接的绕组排布方案用来避免环流和转子偏心运动,如图8所示。

1510391144815710.jpg

图9展示具有偏心的跳极连接坎贝尔图,次谐波频率噪音基本上消失,这是一种非常有效针对第二种噪音的改进方法。

1510391164500287.jpg

责任编辑:电气自动化网
首页 | 资讯 | 应用 | 高压 | 设计 | 行业 | 低压 | 电路图 | 关于

Copyright 2017-2018 电气自动化网 版权所有 辽ICP备17010593号-1

电脑版 | 移动版

Ctrl+D 将本页面保存为书签,全面了解最新资讯,方便快捷。