電動(dòng)摩托車用小型電機(jī)的種類、特性介紹

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1、WORD文檔下載可編輯電動(dòng)摩托車用小型電機(jī)的種類、特性報(bào)告電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)摩托車的一個(gè)重要部件，目前在電動(dòng)摩托車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，主要有直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用范圍比交廣泛。1直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1.1直流電機(jī)的工作原理下圖為直流電動(dòng)機(jī)的物理模型，N、S為定子磁極，abcd是固定在可旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁圓柱體上的線圈，線圈連同導(dǎo)磁圓柱體稱為電機(jī)的轉(zhuǎn)子或電樞。線圈的首末端a、d連接到兩個(gè)相互絕緣并可隨電樞一同旋轉(zhuǎn)的換向片上。轉(zhuǎn)子線圈與外電路的連接是通過(guò)放置在換向片上固定不動(dòng)的電刷進(jìn)行的。換向片與電刷滑動(dòng)接觸。把電刷A、B接

2、到直流電源上，電刷A接正極，電刷B接負(fù)極。此時(shí)電樞線圈中將有電流流過(guò)，根據(jù)左手定則，電樞逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)幾何中性線時(shí)，F(xiàn)=0，電樞由于慣性繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。取下圖所示位置，原N極性下導(dǎo)體ab轉(zhuǎn)到S極下，受力方向從左向右，原S極下導(dǎo)體cd轉(zhuǎn)到N極下，受力方向從右向左，該電磁力形成逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩，線圈在該電磁力形成的電磁轉(zhuǎn)矩作用下繼續(xù)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，直流電動(dòng)機(jī)在直流電源作用下轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。1.2直流電機(jī)的數(shù)學(xué)方程1.2.1電樞中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電樞中通入直流電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)。而通電線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，又會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E

3、。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：式中，KE——與電機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)的參數(shù)；Φ——電機(jī)每極磁通量，Wb；n——電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min。專業(yè)技術(shù)資料精心整理分享WORD文檔下載可編輯1.2.2電樞電壓方程如圖所示，式中，U——外接電源電壓，V；Ia——電樞電流，A；Ra——電樞電阻，Ω。1.2.3電磁轉(zhuǎn)矩方程式中，T——電磁轉(zhuǎn)矩，Nm；KT——與電機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。1.3直流電機(jī)的機(jī)械特性直流電機(jī)按照勵(lì)磁方式可分為兩種，永磁式和電勵(lì)磁式。電磁式是由磁性材料提供磁場(chǎng)；電勵(lì)磁式是由磁極上繞線圈，在線圈中通入直流電，來(lái)產(chǎn)生電磁場(chǎng)。根據(jù)勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的連接關(guān)系，勵(lì)磁式的直

4、流電機(jī)可以分為：串勵(lì)電機(jī)、他勵(lì)電機(jī)、并勵(lì)電機(jī)、復(fù)勵(lì)電機(jī)。1.3.1串勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性串勵(lì)直流電機(jī)數(shù)學(xué)模型：式中，Rf——串勵(lì)繞組電阻，Ω。KΦ——?jiǎng)?lì)磁系數(shù)。由此可推出：這種勵(lì)磁方式的特點(diǎn)是：當(dāng)電壓U一定時(shí)，隨負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，n下降很快，電機(jī)不會(huì)因?yàn)樨?fù)載增大而過(guò)載，但當(dāng)負(fù)荷趨于0時(shí)，轉(zhuǎn)速n趨于無(wú)窮，故串勵(lì)直流電機(jī)不能空載運(yùn)行。1.3.2他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，磁通Φ為常數(shù)，點(diǎn)擊的數(shù)學(xué)模型為：專業(yè)技術(shù)資料精心整理分享WORD文檔下載可編輯由此可推出：這種勵(lì)磁方式的特點(diǎn)是：在電樞電壓一定時(shí)，由于他勵(lì)電機(jī)的電樞電阻Ra很小，所以

5、在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大，電機(jī)特性也較硬。永磁直流電機(jī)和并勵(lì)電機(jī)也有類似的機(jī)械特性。1.3.3復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性很硬，串勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性很軟，復(fù)勵(lì)直流電機(jī)可以結(jié)合兩者的特性。如果串勵(lì)繞組的磁勢(shì)與并勵(lì)繞組的磁勢(shì)方向相同，叫積復(fù)勵(lì)直流電機(jī)；方向相反，叫差復(fù)勵(lì)直流電機(jī)。積復(fù)勵(lì)直流電機(jī)的機(jī)械特性可以借鑒他勵(lì)式的機(jī)械特性方程，曲線的形狀取決于串勵(lì)磁勢(shì)的強(qiáng)弱。則電機(jī)的總勵(lì)磁磁通為：，其中并勵(lì)磁通為，串勵(lì)磁通為。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有成本低、易于平滑調(diào)速、過(guò)載能力強(qiáng)、系統(tǒng)可靠性好，但是由于需要換向器（整流子）和電刷，

6、存在著機(jī)械磨損，影響了電機(jī)的效率。2交流永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)交流永磁電機(jī)主要包含兩大類：永磁同步電機(jī)（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）和無(wú)刷直流電機(jī)（BrushlessDCMotor,BDCM）。兩者最主要的區(qū)別在于永磁體勵(lì)磁磁場(chǎng)在定子相繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)波形：PMSM每相感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)波形為正弦波，而B(niǎo)DCM為梯形波，如圖所示：2.1永磁同步電機(jī)（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）永磁同步電機(jī)是用永磁體取代繞線式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組，從而省去了勵(lì)磁線圈、

7、滑環(huán)和電刷，定子中通入三相對(duì)稱交流電。由于電機(jī)定子三相繞組接入三相對(duì)稱交流電而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，根據(jù)磁極異性相吸、同性相斥的原理，不論定子旋轉(zhuǎn)磁極與永磁轉(zhuǎn)子起始時(shí)的相對(duì)位置如何，定子的旋轉(zhuǎn)磁極由于磁拉力拖著轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，同步電機(jī)轉(zhuǎn)速可表示為：專業(yè)技術(shù)資料精心整理分享WORD文檔下載可編輯式中，fs為電源頻率；pn為電機(jī)極對(duì)數(shù)。永磁同步電機(jī)系統(tǒng)以其高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度等特點(diǎn)在電動(dòng)車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。但是由于電動(dòng)車的復(fù)雜運(yùn)行工況造成的電機(jī)參數(shù)隨溫度、轉(zhuǎn)速等因素的變化對(duì)系統(tǒng)的控制性能產(chǎn)生很大的影響。2.2無(wú)刷直流電機(jī)（Brush

8、lessDCMotor,BDCM）2.2.1無(wú)刷直流電機(jī)工作原理無(wú)刷直流電機(jī)是用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電機(jī)的定子磁極，將原直流電機(jī)的電樞變?yōu)槎ㄗ印Ｓ兴⒅绷麟姍C(jī)是依靠機(jī)械轉(zhuǎn)向