2.7 Emoss公司六相电机产品
Emoss公司针对不同载重量的货车,开发了E-DRIVE系列电机1910其中E-DRIVE150为传统的三相驱动电机,功率为150 kW;而E-DRIVE200则为六相驱动电机,功率为200 kW,扭矩可达2100N-m(图10)。同系列还有功率可达250 kW的九相电机E-DRIVE250,整个系列随着电机功率的增加,电机相数也随之增加。
2.8六相电机相关专利介绍
基于多相电机的种种优势,国外最早将其应用在潜艇推进和航空动力装置中,但随着电机的发展和研究深入,其应用范围也在逐渐扩大,已延伸至纯电动汽车等研究领域。现以“六相电机”、“电动汽车”等为关键词,搜索到国内外专利多项,其中密切相关的有10余项,现举例如下。
美国葆德电机公司在2014年提出了一套六相交流感应电机驱动系统及其使用方法(US9287818B2)。其中定子总成包含两组定子绕组,且在空间上错开30°,提供电力的两套电源从相应的脉宽调制发生器接受信号,而脉宽调制发生器则从同一个控制器中接受命令。法雷奥电机设备有限公司在2015年设计了用于六相旋转电机的互连电子功率模块的架构,和包括这种架构的六相旋转电机(CN 106664049A)。通用电气公司也提出了多相电机及相关使用方法(CN 106936269A),包括定子、转子和多个开关,其中相关开关配置可将电机六相转换成三相。
国内各汽车和电机公司关于六相电机的应用也做了大量工作。如天津松正电动汽车技术有限公司在2012年研究了一套六相电机驱动系统(CN 102780427B),包括由两组三项绕组而组成的六相交流电机、两套电源、逻辑算法电路、驱动电路、交直流转换模块和控制模块(图11)。该公司还针对传统三相电机的缺点设计了一种可优化电源供电和配置,并能提高工作可靠性的电机驱动系统结构。同时该公司还设计了另外一套将电机双电源组合为单电源的驱动系统(CN 202798567U),可回收六相交流电机的能量至电源。
西安磁林电气有限公司设计了一种六相直流方波无刷电机(CN 102868343A),包括控制器、自举绕组驱动电路、激励脉冲下的不通电绕组电感值检测电路组以及无刷电机体。该发明能够提供等同有位置传感器的无刷电机的换相效果,实现六相完全消除转矩脉动,以及具有结构简单和便于加工等优势。安徽安凯汽车股份有限公司在2013年也设计出一款用于纯电动汽车的六相电机(CN 203377764U),包括转子和设置在转子外的定子。该电机采用两套定子绕组,增大了绕组分布系数,提高了电机功率密度和扭矩密度,降低了转矩脉动以及机械振动噪声,能够满足纯电动汽车驱动系统的高可靠性要求。电机及绕组结构如图12所示。
2013年,北京佩特来电机驱动技术有限公司公开了一种能变相运行的多相电机系统(CN 203472574U),包括多相电机及多相电机控制器。该系统可以根据车辆载荷情况变相控制运行,使得车辆运行在各种工况下时,多相电机系统始终工作在高效区域,提高电动车续驶里程,降低能耗,同时降低整车对于储能系统容量的要求。这种能变相运行的六相电机系统示意图如图13所示。
苏州华亚电讯设备有限公司在2016年公开了一种六相永磁同步直线电机单向开路故障的容错控制方法(CN106059446A)。该技术利用支持向量机来分别获取电机正常和故障状态的标称模型,主要采用内模控制和PI调节器,鲁棒性较强。浙江可达尔汽车电子科技有限公司设计了一种应用于汽车的、具备电动助力模式和发电充电模式的六相启动发电一体机(CN 106887916A),包括皮带轮、驱动端盖、定子总成、转子总成、电刷端盖和接线架总成等。其中定子总成包含相互独立的两组星形联接的三相电机绕组,构成相互独立并可独立工作的两台电机,两组三相电机绕组电相位相互隔开0°、30°或者60°。该发明的六相启动发电一体机结构简单,工作可靠,在保证各汽车制造企业严苛的安装空间下顺利安装的同时,亦能灵活应用工作模式,减少电能消耗,提高使用寿命,达到节省燃油,降低排放的目的,有益于解决现有同类产品工作模式单一、功率体积比偏低的技术问题。