如果你是个汽车发烧友,对整车上使用的各种机械类小玩意儿了如指掌,或者你是个动漫小看客,对大陆流行卡通片《喜羊羊与灰太狼》中的角色如数家珍,那么,接下来的内容你将接受的异常迅速。如果你两者皆不是,别担心,这样你将既学了知识,又看了动画。可能我的比喻不够恰当,但是当笔者再次趴在床上,咬着苹果,边玩手机游戏边看这部动画片时,马上将驱动电机和卡通人物联系了起来,它们的性格怎么会如此相像!如果业内人士觉得我在亵渎两者,那也请稍安勿躁,就像我平时经常说的,但求理解,不求甚解。
直流驱动电机——慢羊羊
性能特点:5分钟峰值比功率小(0.3kW/kg左右),设计时间较早,在工业领域应用广泛,体积、重量大,有刷、难于密封致使在汽车中安装不方便;但机械特性好,控制简单,成本低廉。基本构造分为定子与转子。
慢羊羊性格特点:学识渊博,资历老,羊村的领导者,容易相处,可是走路太慢、古板、啰嗦。
相似度:★★★★★
工作原理:当电线(绕组)置于由磁铁(或永久磁铁)形成的磁场内时,将绕组中流过电流时产生的电磁力转变为旋转力(转矩)。通过这一原理使转子产生连续的旋转,从而满足各种需要。但是直流电动机中途必须更换电流的流向,这一更换在换向器(整流子)和电刷的接触点旋转的同时,被最终实现。
交流感应电机——喜羊羊
性能特点:坚实可靠,5分钟峰值比功率国内水平为0.7kW/kg左右,动力储备性能好,重量轻,体积小,成本低;但功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差,制动回收性能不理想。基本构造为定子、定子绕组、转子、转子绕组。
喜羊羊性格特点:坚强、机智、勇敢、乐观,缺点是喜欢恶作剧。
相似度:★★★★
工作原理:当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。
永磁同步电机——沸羊羊
性能特点:效率高,功率密度很大,5分钟峰值比功率为1.25kW/kg左右,结构精简;但是控制复杂,对性能稳定性影响大,产生较大的脉冲和冲击力。永磁同步电机是用永磁体取代绕线式同步电机转子中的励磁绕组,省去了励磁线圈、滑环电刷。转子分为凸装式、嵌入式和内埋式三种基本结构。
沸羊羊性格特点:健壮、勇敢,但是莽撞、自以为是、好胜、不稳重。
相似度:★★★★★
工作原理:在电机的定子中通入三相对称交流电。由于电机定子三相绕组接入三相对称交流电而产生旋转磁场,用旋转磁极S、N来模拟,根据磁极异性相吸、同性相斥的原理,不论定子旋转磁极与永磁转子起始时相对位置如何,定子的旋转磁极由于磁拉力拖着转子同步旋转。
奥迪Q5的混合动力版和A3纯电动中所使用的就是永磁同步电机。
开关磁阻电机——美羊羊
性能特点:力矩动态响应快,5分钟比功率为0.5kW/kg左右,电机转子无绕组,成本低,无明显的热量产生,延长了轴承寿命,凸极转子转动惯量低;但振动大、噪声大,控制主电路复杂。基本构造为,电机定、转子均由普通硅钢片叠压而成的双凸极结构。
美羊羊性格特点:善良,可爱,心灵手巧,缺点是经常会大吵大闹,还带有女人的复杂与敏感。
相似度:★★★★★
工作原理:由于定子和转子极是凸极结构,所以每相绕组的电感L随转子位置的变化而变化,开关磁阻电机的工作原理遵循磁阻最小的原则,当B相绕组受到激励时,为减小磁路的磁阻,转子顺时针旋转,直到转子极2与定子极B相对,此时磁路的磁阻最小。然后,切断绕组B的激励,给绕组A施加激励,磁阻转矩使转子极1与定子极A相对。转矩方向一般指向最近的一对磁极相对的位置。因此,根据转子位置传感器的反馈信号,相绕组按B-A-D-C的顺序导通,使转子沿顺时针方向连续旋转(如右图)。
通过上面的介绍我们可以看到,直流驱动电机的不给力、使用麻烦和资历老;交流感应电机的均衡性能;交流感应电机的大比功率和大冲击;开关磁阻电机的良好性能和复杂,分别和慢羊羊、喜羊羊、沸羊羊、美羊羊的任务性格相似,假如我们遇上了灰太狼,你会希望和谁一起战斗?
《产品可靠性报告》