五、采用直流电动机的实例
5.1采用并励直流电动机的例子
井励直流电动机的电枢电流与励磁电流是独立控制的,也是控制中最常采用的。
如图24所示是这里用到的直流电动机的特性图。它与一般直流电动机的基本构造类似,但是在4极时为了补偿负载,采用了补偿绕组与附加极。为了对直流电动机进行转矩和速度控制,采用了电枢电流与励磁电流控制,在低速区域(恒转矩区域)时控制电枢电流,在高速区域(弱磁区域)时电枢电流恒定,控制励磁电流,采取改变输出转矩的方法。但是,并励电动机的特性反映到电动汽车上就是必须取得较宽的励磁控制区域,需要磁通容量大的电动机。另外,在高速区域中,电枢反作用力带来的整流效果不佳以及机械强度问题是制约并励电动机被使用的主要原因。
电池是由两组18个直流6V的密封铅酸蓄电池串联(108V)后再并联形成的。采用IGBT作为可进行能量回收的斩波器可以瞬时控制电枢电流。电动机的电枢和外部电抗器串联,以实现电流平滑化,改善直流电动机的整流特性。这款电动汽车一般在正常的速度范围内行驶,铁损较小,可以达到改善效率的目的。另外,它装有2挡变速机构,通常不进行变速,仅在紧急时刻使用。
5.2采用串励直流电动机的例子
串励直流电动机是早期电动汽车中采用的电动机,低速时转矩较大,高速时励磁变弱,电动机只采用电枢控制就可以进行转矩控制,十分简单。如前所述,因为这种电动机的转矩特性与采用发动机的车辆的传动输出特性类似,因此可得到等同的驾驶舒适性。但是因为其转速范围太小,所以必须具一备传动装置。
如图25所示是使用了串励电动机的斯巴鲁Samber EV Classic电动汽车。这款电动汽车的转速可以达到3600r/min以上,额定转矩为70N ·m、额定功率为25kW的恒转矩的串励电动机还具有5级传动装置。如图26所示是该串励电动机的外观。为了符合小型化的目的,将具有4极结构的叠层状铁芯的励磁极同时也作为扼铁的结构。该电动机的额定电压为120V,最高转速为7000r/min,通过鼓风机进行强制空冷。另外,它还采用了具有根据电动机的内部温度传感器在温度上升时抑制输出功率的结构。为了进行电枢电流控制,采用了MOSFET斩波器,以尝试改善效率。
5.3采用PM直流电动机的例子
因为PM直流电动机不能进行励磁控制,所以仅在比较简单的小型电动汽车中使用。
如图27所示是PM直流电动机在超小型电动汽车中的应用。该电动汽车的最高速度为35km/h,一人乘坐,一次充电续驶里程达36km(夏季),是应用于购物等近距离驾驶中的价格便宜的电动汽车。它采用600W PM直流电动机、带式无级变速器进行控制。
如图28所示为使用了两台电动机的电动轮椅的实例。电动机的容量(带有电磁制动)是直流24V、190W,两台电动机分别通过减速器驱动后轮。靠两个直流12V的铅酸蓄电池可以行驶4. 3h(以6km/h的速度行驶时)。充电装置预先安装在车内,充电需要4h。