1、新能源汽车用驱动电机
电动/混合动力汽车驱动马达主要有DC马达、感应马达、磁阻马达等。特别是混合动力电动汽车配置了多个永久磁铁型同步马达(PMSM)。
新能源汽车用电机包括:①异步电动机,主要应用在纯电动车(包括轿车及客车)。②永磁同步电动机,主要应用在混合动力汽车(包括轿车及客车)中。③开关磁阻电动机,目前主要应用在新能源大客车中(见表1)。
表1:新能源汽车用不同电机比较
性能
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异步电动机
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永磁同步电动机
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开关磁阻电动机
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功率密度
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一般
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好
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一般
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扭矩转速特征
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好
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好
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好
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转速范围,r/min
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9000-15000
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4000-15000
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>15000
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易操作性
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好
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一般
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好
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可靠性结构的坚固性
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好
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一般
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好
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尺寸及质量
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一般,一般
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小,轻
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小,轻
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成本
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低
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高
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低于感应电机
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控制器成本
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高
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高
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一般
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2、新能源汽车电机用铁芯材料要求
电工钢板是电动/混合动力型汽车(HEV)和电动汽车(EV)驱动电机铁芯的专用材料(见表2)。为了实现驱动电机的小型轻量化和高效率,在马达方面,开发出利用磁阻转矩的高转矩技术、高密度卷线技术、高精度控制技术以及磁铁的高性能化等。
表2:电动/混合动力型汽车(HEV)用电机和铁芯材料要求
车用电机
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具体应用范围
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电机要求
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硅钢性能要求
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直接相连的电机
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利用电机作直接驱动,如风扇电动机
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①汽车发动和加速时高转矩化
②高转速对应高频率下运行的高效化
③车内空间狭小要求电机小型轻量化
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①高磁通密度
②高饱和磁化强度
③高频率低铁损
④高强度
⑤高疲劳强度
⑥高导热
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齿轮电动机
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电机输出经过齿轮变速成低速大转矩。如雨刮器电机和车窗电机
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泵类电机
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驱动真空泵,油泵和气泵
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特殊用电机
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机械系统天线电机,反光镜电机,音响装置用电机,控制电机等
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在电动/混合动力型(HEV)汽车中除表中列出的电机类型外还装有常用的微型电机:①冷却用电机和空调用电机;②油泵控制用电机;③擦净用电机;④特殊用途的微型控制电机。微电机是汽车中的关键部件,一般有交流发电机、点火装置、启动装置、前照明灯、仪器仪表、雨刷电动机等小型电动机产品。而近几年来,为追求安全、舒适及降低燃料费用,正在不断地提高汽车各部分使用电动机的比率。此外,电动节流阀、电动动力转向及电动车空调等也正处在实用化阶段。一般的小汽车上需用电机约20台左右,而高级豪华型轿车上将需用60台以上。
3、(EV)和(HEV)驱动电机用高牌号电工钢
作为铁芯材料的冷轧无取向电工钢必须具备高磁通密度、高频率低铁损、高疲劳强度、高导热等性能,才能满足新能源汽车用电机的要求。
汽车用电机正在向高效化、小型化的方向发展。变频器的出现使得电机工作频率由原来固定的50Hz或60Hz变为数千Hz,电机最大转速从原来的每分钟几千转提高到几万转甚至高达20万转。这就对高效电机用钢的生产提出了很高的要求。目前,(EV)和(HEV)驱动电机用高牌号电工钢主要有以下几种(见表3)。
表3:(EV)和(HEV)驱动电机用高牌号电工钢
电工钢名称
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主要特点说明
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作用
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高强度无取向电工钢
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高强度电工钢板W10/400铁损量减少到最小程度,而屈服强度提高到780MPa是传统电工钢板的2倍以上。
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高强度电工钢板对无数次反复进行启动和刹车的电动汽车驱动马达是十分重要的。
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薄带电工钢
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0.35mm以下的薄电工钢板降低高频铁损的效果不仅提高了马达效率,还能减少马达发热量。
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薄带电工钢能够满足电动汽车马达小型化和高功率化的要求。
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高硅电工钢
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Si含量达到6.5%时即高硅电工钢,其磁致伸缩几乎为零,并且导磁率和铁损都达到最佳值,高频铁损小、噪音小。
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6.5%Si电工钢板被广泛用于高频扼流圈等部件,具有高速马达铁心材料所要求的良好性能。
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高效无取向电工钢
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主要由晶粒取向控制、晶粒大小控制、钢的钢的高纯度化和减少钢板内部的应力等方法。
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高频电机用高效无取向电工钢可以提高电工钢板的磁化特性,降低磁滞损耗。
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收稿时间:2013年5月
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