在早期開發(fā)的電動汽車上都采用直流電機，即使到現(xiàn)在，還有一些電動汽車上仍使用直流電動機來驅(qū)動。但由于存在電刷和機械換向器，不但限制了電機過載能力與速度的進一步提高，而且如果長時間運行，勢必要經(jīng)常維護和更換電刷和換向器。另外，由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制了電機轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比的進一步提高。鑒于直流電動機存在以上缺陷，在新研制的電動汽車上已基本不采用直流電動機。

一電動汽車直流電機結(jié)構(gòu)

　　電動汽車直流電機主要由定子、轉(zhuǎn)子及換向器組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

圖示：電動汽車直流電機機構(gòu)

01定子

　　直流電機的定子也稱為主磁極，其主要構(gòu)成是磁極鐵心和磁極繞組。

　?、? 主磁極：主磁極的作用是在定子和轉(zhuǎn)子之間的氣隙中建立磁場，使得通電電樞產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。主磁極鐵心通常由厚度為0.5～1mm的低碳鋼片疊裝而成，在磁極鐵心上繞有勵磁繞組。主磁極總是成對出現(xiàn)，通電后形成的N極和S極互相間隔排列。

　?、? 電刷組件：電刷的作用是將直流電引向轉(zhuǎn)動的電樞繞組，并與換向器配合，使得電樞繞組的電流及時換向，以產(chǎn)生方向不變的電磁轉(zhuǎn)矩。電刷組件由電刷、刷架、電刷彈簧等組成，電刷架固定在端蓋上。

02轉(zhuǎn)子

　　直流電機的轉(zhuǎn)子也稱為電樞，由電樞鐵心和電樞繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子總成還包括換向器。

　?、?電樞鐵心：電樞鐵心由厚度為0.35~0.5mm的硅鋼片疊裝而成，鐵心本身構(gòu)成電機主磁路的一部分，鐵心上面的槽用來嵌裝電樞繞組。

　?、? 電樞繞組：電樞繞組在磁場中通電后產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩帶動電樞繞組運動。電樞有多匝繞組，按一定的繞制方式嵌裝在電樞鐵心的槽中。每匝電樞繞組都與換向片連接形成閉合回路。

03換向器

　　換向器的作用是使電樞繞組中的電流及時換向，將從電刷輸入的直流電轉(zhuǎn)換為電樞繞組的交流電。換向器是由許多銅片組成的，各銅片用云母片絕緣。

二電動汽車直流電機特點

　　與交流電機、無刷直流電機以及開關磁阻電機等其他新能源汽車電機相比，直流電機的優(yōu)點如下：

　　① 調(diào)速性能良好：直流電機具有良好的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，可實現(xiàn)均勻平滑的無級調(diào)速，具有較寬的調(diào)速范圍。

　?、?起動性能好：直流電機具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。

　?、?具有較寬的恒功率范圍：直流電機恒功率輸出范圍較寬，可確保電動汽車具有較好的低速起動性能和高速行駛能力。

　?、?控制較為簡單：直流電機可采用斬波器實現(xiàn)調(diào)速控制，具有控制靈活且高效、質(zhì)量輕、體積小、響應快等特點。

　　⑤ 價格便宜：直流電機的制造技術和控制技術都比較成熟，其控制裝置簡單、價格較低，因而整個直流驅(qū)動系統(tǒng)的價格較便宜。

　　直流電機的主要缺點：

　?、?效率低：比交流電機的效率低。

　?、?維護工作量大：有刷直流電機工作時電刷和換向器之間會產(chǎn)生換向火花，換向器容易燒蝕。

　　③ 轉(zhuǎn)速低：轉(zhuǎn)速越高，電刷和換向器產(chǎn)生的火花越大，這限制了直流電機轉(zhuǎn)速的提高。

　?、?質(zhì)量和體積大：直流電機功率密度低，質(zhì)量大，體積也大。

三電動汽車直流電機控制系統(tǒng)

　　一般而言，直流電機的轉(zhuǎn)速控制可以通過兩種方法實現(xiàn)，即電樞控制和勵磁控制。電樞調(diào)速方式屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，勵磁調(diào)速方式屬于恒功率調(diào)速。當直流電機電樞電壓減小時，電樞電流和電機轉(zhuǎn)矩就會降低，由此引起電機轉(zhuǎn)速降低。反之，當電樞電壓增加時，電機轉(zhuǎn)矩就會增加，由此會引起電機轉(zhuǎn)速增加。由于電樞的最大允許電流不變，且磁場是固定的，電樞電壓的控制可在任何轉(zhuǎn)速下保持最大轉(zhuǎn)矩不變。然而，由于電樞電壓不能超過其額定值，這種控制方法只適于直流電機的工作轉(zhuǎn)速低于基速的場合。

　　另外，當電樞電壓值恒定，直流電機的勵磁電壓減弱時，電機的感應電動勢就會降低。由于電樞電阻很小，電樞電流增大的程度比磁場減弱的程度要大，因此，電機轉(zhuǎn)矩增加，電機轉(zhuǎn)速也隨之增大。由于電樞的最大允許電流是常數(shù)，所以當電樞電壓保持不變時，無論轉(zhuǎn)速多大，感應電動勢都是恒定的。因此，電機所允許的最大功率恒定，允許的最大轉(zhuǎn)矩隨電機轉(zhuǎn)速的變化而逆向變化。所以，為使電動汽車的直流電機有較寬的轉(zhuǎn)速控制范圍，電樞控制必須和勵磁控制相結(jié)合。

　　當電機轉(zhuǎn)速在零與基速之間時，勵磁電流保持在額定值，采用電樞控制。當電機轉(zhuǎn)速超過基速時，電樞電壓保持在額定值，采用勵磁控制。采用電樞與勵磁控制相結(jié)合的控制方式所允許的最大轉(zhuǎn)矩與最大功率。

　　電動汽車使用直流電機時的電機控制器一般以斬波方式工作，也稱為直流斬波器，主要由功率開關模塊和中央控制器構(gòu)成。斬波器是直流電源和負載電機之間的一個周期性通斷的開關控制裝置，它的作用是改變供給電機的電壓。實際上，它作為一個電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)而工作，由于采用斬去輸入電壓而變成在時間上斷續(xù)的脈沖輸出，這類調(diào)節(jié)器因此而得名。

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