畢業(yè)生畢業(yè)論文-純電動汽車關鍵零部件技術探討30

1、畢業(yè)生畢業(yè)論文純電動汽車關鍵零部件技術探討精品匯編資料山東交通學院畢業(yè)設計（論文）山東交通學院2014屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設計）題目：純電動汽車關鍵零部件技術探討院（系）別汽車工程學院專業(yè)交通運輸班級汽升121學號120416118姓名王順平指導教師張恒海二O四年六月II山東交通學院畢業(yè)設計(論文)由于我國正在建立低碳工業(yè)。探討純電動汽車研究的關鍵技術， 受到了新能源汽車 行業(yè)的廣泛重視。開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的純電動汽車具有重要的意義。 本文介紹了 純電動汽車的發(fā)展狀況，綜述了純電動汽車關鍵技術的分類及發(fā)展概況， 包括電池技術、 車用電機技術、整車控制器等關鍵技術，探索其在純電動汽車上的應用。

2、電機驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車最重要核心部件之一，本文介紹了當前電動汽車用驅(qū)動電機的現(xiàn)狀。分析了動力鋰電池以及燃料電池的發(fā)展現(xiàn)狀，通過對基本組成和基本原理的了解，使其更好的應用于純電動汽車上。整車控制器也是純電動汽車的關鍵技術之一， 關系到車輛性能的優(yōu)劣。故重點研究了整車能量管理，建立了基于CAN( Controller Area Network)總線通信技術的整車通信網(wǎng)路。關鍵詞：純電動汽車，電池技術，整車控制器ill山東交通學院畢業(yè)設計（論文）AbstractBecause our country is building a low carbon industry. Research on key

3、 technologyof pure electric vehicles,more attention has been paid to the new energy automotive industry. Development of the important significance of pure electric vehicles with independent intellectual property rights. This paper introduces the development of pure electric vehicles, reviews the cla

4、ssification, key technology and development of pure electric vehicles, including battery technology, motor technology, the key technology of vehicle vehicle controller, to explore its application in the electric vehicle.Motor drive system is the most important one of the core components of electric

5、vehicle, this paper introduces the present situation of electric vehicle driving motor. Analysis of the current development situation of power lithium battery and fuel cell, the basic structure and basic theory of understanding, so that it can be better applied to pure electric vehicles. One of the

6、key technologies in vehicle controller is pure electric vehicles, in relation to the vehicle performance. It focuses on the vehicle energy management, based on the CAN (Controller Area Network) vehicle communication network communication technology.Keywords: pure electric vehicles, battery technolog

7、y, vehicle controller6目錄前 言71純電動汽車關鍵技術的分類和發(fā)展概況 81.1純電動汽車關鍵技術的分類 81.2純電動汽車的發(fā)展 81.3純電動汽車關鍵技術發(fā)展概述 92電池技術.11.2.1鋰電池技術112.1.1鋰電池的簡介.112.1.2鋰電池基本功能1.12.1.3鋰電池在純電動汽車上的應用 132.2燃料電池技術132.2.1燃料電池的簡介 132.2.2燃料電池的組成及基本原理 142.2.3燃料電池在純電動汽車上的應用 153車用電機技術163.1直流電動機163.1.1直流電動機結(jié)構 173.1.2直流電動機基本原理 173.1.3直流電動機的控制 18

8、3.2交流感應電動機 183.2.1交流感應電動機結(jié)構 183.2.2交流感應電動機基本原理佃3.3永磁同步電動機 193.3.1 永磁同步電動機簡介 193.3.2永磁同步電動機結(jié)構及基本原理佃3.3.3永磁同步電動機在純電動汽車上的應用 203.4開關磁阻電動機223.4.1開關磁阻電動機簡介223.4.2開關磁阻電動機結(jié)構及基本原理223.4.3開關磁阻電動機在純電動汽車上的應用 244純電動汽車整車控制器的關鍵技術 254.1整車能量管理254.1.1電池管理254.1.2整車能量優(yōu)化264.2整車通信網(wǎng)絡管理264.2.1 CAN總線技術簡介264.2.2整車通信網(wǎng)絡構建27結(jié)論28

9、致謝30參考文獻.錯誤！未定義書簽。經(jīng)典資料，WORD文檔，可編輯修改，歡迎下載交流。、八前言面臨能源枯竭和大氣污染的雙重威脅，包括美國、德國、日本，還有 我國在內(nèi)的眾多國家已經(jīng)相繼出臺了嚴格的燃油消耗和汽車尾氣排放的 法規(guī)。然而，傳統(tǒng)汽車由于發(fā)動機自身技術的局限，難以符合這些法規(guī)的 要求。在這樣的背景下，美國、德國、日本等汽車工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)率先 研究新能源汽車技術。與此同時，全球的各大著名的整車集團公司，如通 用、現(xiàn)代、大眾、豐田等都投入了巨大的人力、物力和財力到新能源汽車 的研究之中。一般意義上而言，新能源汽車的概念涵蓋氫能汽車、太陽 能汽車、純電動汽車、電池汽車、混合動力汽車等不同能源

10、形式的車輛。 通過多年來的探索和研究，純電動汽車已經(jīng)被汽車工業(yè)公認為21世紀汽車發(fā)展的重要方向2。發(fā)展純電動汽車將對調(diào)整我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構、提高重點 領域的創(chuàng)新能力和市場競爭能力，促進經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生深遠影響。 從汽車工業(yè)的發(fā)展來看，純電動汽車的迅速發(fā)展是不可逆的趨勢因此，我國作為世界汽車生產(chǎn)大國應該抓住這一機遇，加快電動汽車的發(fā)展。純電動汽車的發(fā)展的重要任務是突破其關鍵技術，尤其是電池技術， 因為電池技術一直以來都成為困擾純電動汽車發(fā)展的瓶頸。迫于能源和環(huán)境的壓力，今天人們又呼喚純電動汽車，隨著大量的人力和財力的投入， 驅(qū)動和電池技術有望能取得重大突破。純電動汽車關鍵零部件產(chǎn)業(yè)在我國得到了長遠

11、發(fā)展，因此有數(shù)個電動汽車檢測方面的技術標準相繼出臺。在“十五”期間，8.8億元的財政資金被投入實施電動汽車重大專項；2010年8月18日，中央企業(yè)電動 車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組建成立，并有十六家中央企業(yè)參與其中。都在表明將重點發(fā) 展純電動汽車，政府將重點鼓勵節(jié)能與新能源汽車的關鍵零部件技術的發(fā) 展?！笆晃濉逼陂g，組織實施了 863計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目， 包括聚焦動力系統(tǒng)技術平臺和關鍵零部件研發(fā)。在不遠的將來，我國的電 動汽車產(chǎn)業(yè)一定會取得更大的進步。十二五期間我們將發(fā)展電動汽車要依靠自主創(chuàng)新，掌握核心技術。緊緊把握汽車動力系統(tǒng)電氣化的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型方向，重點突破電池、電機、電控 等關鍵核心技術，以及電

12、動汽車整車關鍵技術和商業(yè)化瓶頸。通過制定引 導性政策，產(chǎn)、學、研、用和社會各方力量形成合力，構建中國特色的電 動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，推動我國電動汽車產(chǎn)業(yè)快速、健康發(fā)展。1純電動汽車關鍵技術的分類和發(fā)展概況1.1純電動汽車關鍵技術的分類純電動汽車的關鍵技術包括車身技術、底盤技術、電池技術、車用電 機技術、整車控制技術。車身和底盤技術是汽車的通用技術，而電池技術、 車用電機技術和整車控制技術則是純電動汽車所特有的關鍵技術，這3項技術也是一直制約純電動汽車大規(guī)模進入市場的關鍵因素。動力電池是純電動汽車的動力源， 是純電動汽車的關鍵裝備，純電動 汽車續(xù)駛里程和成本由它存儲的電能、 體積和質(zhì)量決定，所以制

13、約純電動 汽車發(fā)展的瓶頸是動力電池，也是純電動汽車主要的研究和開發(fā)對象。驅(qū)動電機是純電動汽車的關鍵零部件，由于電池的瓶頸問題，所以采 用高性能電機驅(qū)動系統(tǒng)，在一定程度上可以補償動力電池的不足，提高電 動汽車的能量利用率以及一次充電續(xù)駛里程，因此研發(fā)和完善能同時滿足 車輛行駛各項性能要求特點的車用電機驅(qū)動系統(tǒng)顯得極其重要。整車控制器作為電動車的控制單元，是整車動力控制系統(tǒng)的核心，負責傳遞整個電動汽車的動力、保證行駛過程中的汽車動力性以及對整個汽 車的能量進行控制管理，將控制過程當中傳輸回來的各子部門動力系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)參數(shù)，通過計算系統(tǒng)進行運算處理，再向各個子 ECU返回控制指令， 控制車輛在各種工

14、況及道路條件下運行。1.2純電動汽車的發(fā)展第一代純電動汽車自1890年代美國人制造出世界上第一輛純電動汽 車以來，佃00第一次達到生產(chǎn)高峰，占領了 40%的汽車市場。在30年代中期，由于電子啟動器的發(fā)明和純電動汽車動力性差的原因，早期的純 電動汽車生產(chǎn)結(jié)束了。第二代純電動汽車的出現(xiàn)，是以汽車電力電子學的最新發(fā)展為基礎 的，與第一代純電動汽車相比，它已經(jīng)在充電時間、續(xù)駛里程、動力性、 快速充放電能力等方面取得了可喜的進展。中國純電動汽車的研究開始于 20世紀60年代，到了 90年代掀起了 一股電動汽車熱，部分高校、汽車研究所以及生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合開發(fā)充電電池 和純電動汽車，并取得了一些成果。2001年

15、，我國確立“十五”國家高新 技術研究發(fā)展計劃（863計劃）電動汽車重大專項項目，明確了我國的電動 汽車戰(zhàn)略發(fā)展基本原則，即燃料電池汽車發(fā)展居首位、第二為混合動力電 動汽車、兼顧純電動汽車，提出“三橫三縱研發(fā)布局，我國十二五電動 汽車科技發(fā)展規(guī)劃、發(fā)展新能源汽車。關鍵零部件高功率鎳氫電池、鋰離 子電池性能有了較大提高。在純電動汽車技術開發(fā)上與國外差距并不大， 幾乎站在同一起跑線上，有專家認為研發(fā)水平最大差距不超過5年。甚至在某些領域，如鋅一空氣電池和鋰電池研究方面， 已經(jīng)達到世界領先水平。1991年電動汽車研發(fā)被列入我國“八五”重點科技攻關項目，佃96年電動汽車被列為“九五”及跨世紀國家重大科技

16、產(chǎn)業(yè)工程，2000年電動經(jīng)典資料，WORD文檔，可編輯修改，歡迎下載交流。29汽車的產(chǎn)業(yè)化列為“十五”科技工作重大項目，2001年啟動實施“ 863計劃”電動汽車重大專項，經(jīng)過一系列重大專項支出，我國純電動汽車關鍵 技術研究進展順利，各項研發(fā)工作取得顯著成效。純電動汽車也由此進入了從產(chǎn)品走向商業(yè)化，并且最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展歷程。2009年1月純電動汽車開始小規(guī)模投放市場， 國務院通過汽車產(chǎn)業(yè) 調(diào)整和振興規(guī)劃，明確實施新能源汽車戰(zhàn)略，推動純電動汽車、充電式 混合動力汽車及其關鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化，提出“三年內(nèi)形成50萬輛純電動、充電式混合動力和普通型混合動力等新能源汽車產(chǎn)能，新能源汽車銷 量占乘用車

17、銷售總量的5%左右”的目標。2009年2月，科技部、財政部、 發(fā)改委和工信部聯(lián)合啟動“十城千輛”電動汽車推廣應用示范工程，選擇 了 25城市作為試點推廣應用電動汽車。2010年6月，財政部、科技部、 工信部和發(fā)改委聯(lián)合出臺關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通 知，對上海、長春、深圳、杭州、合肥五城市私人購買插電式混合動力 乘用車和純電動乘用車給予一次性補貼，經(jīng)過政府一些列政策推動，純電 動汽車已漸入銷售者視線，并實現(xiàn)了小規(guī)模市場銷售，根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會4月12日發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，一季度中國汽車整車企業(yè)生產(chǎn)共生產(chǎn)純 電鍋動汽車1655輛，實現(xiàn)銷售1830輛。根據(jù)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā) 展規(guī)(2

18、0122020年)，到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累 計產(chǎn)銷量超過50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式昆合動力汽車生 產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛，純電動汽車市場潛力巨大。從“八五”開始到現(xiàn)在，電動汽車研究一直是國家計劃項目，通過 組織企業(yè)、高等院校和科研機構，集中各方面力量進行聯(lián)合攻關，現(xiàn)正處 于研發(fā)勢頭強勁階段。部分技術已經(jīng)趕上甚至超過世界先進水平。國內(nèi)主 要汽車制造商加快了純電動汽車量產(chǎn)步伐，截止工信部發(fā)布28個批次的節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄中共有215個車型已上國家公告，進入國家節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄， 包括

19、金龍、金旅、福田、安凱的純電動城市客車，比亞迪、奇瑞、長安的 純電動轎車，眾泰的純電動輕型客車，清源的純電動特種車等。到2015-2020年繼續(xù)推進以小型電動汽車為代表的純電驅(qū)動汽車規(guī) 模產(chǎn)業(yè)化，并開始啟動下一代純電驅(qū)動汽車產(chǎn)業(yè)化進程。在此階段，以下 一代動力電池技術路線為主導，開啟下一代動力電池和燃料電池產(chǎn)業(yè)化。 確立純電驅(qū)動轎車主導商業(yè)模式，并完善發(fā)展基礎設施網(wǎng)絡，提高車網(wǎng)融 合程度。到2020年左右，為實現(xiàn)各類電動汽車推廣普及提供技術支撐。1.3純電動汽車關鍵技術發(fā)展概述1電池的發(fā)展 電池系統(tǒng)是一項關鍵核心的部件，特別是在純電動汽車上，蓄電池作為唯一的動力源從而顯得更加重要。當前，電動車

20、輛可選用的二次動力電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池和鎳鎘電池，它們之間的主要性能對比參見表 1.13。項目鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池工作電壓（V）21.2123.6質(zhì)量比能（Wh/kg）35-4040-6060-8090-160體積比能量（Wh/L）70150200270充放電壽命（次）300-500500-1000500-1000600-1200自放電率（ /月）:5:25-3030-506-9記憶效應無有:無無環(huán)境污染污染嚴重污染無污染無污染成本（美兀/kwh）:75-150100-200230-500120-200表1.1常用蓄電池的性能比較其中,鉛酸電池以其價格低廉、

21、安全性能較好、工藝成熟、材料資源豐富以及大電流放電性能良好等優(yōu)點在各種電動車上應用廣泛。但是因為體積比能量和質(zhì)量比能量值都較小，讓電動汽車的一次性充電運行效率和 行駛里程都不能較好地滿足實際運行需要，在電動汽車應用領域受到嚴重 的制約，特別是主要原材料鉛有污染，目前正面臨逐漸淘汰趨勢。鎳鎘電 池具有很好的充放電倍率特性，但是由于其具有含重金屬，存在環(huán)境污染 鄧問題而沒有被推廣使用。鎳氫電池雖然具有充放電倍率大、無記憶效應、 無環(huán)境污染隱患等優(yōu)點，但是鎳氫不宜并聯(lián)使用、工作電壓低（l.2v）,為了 達到一定的電壓和功率等級需要大量地串聯(lián)電池，使其在大容量（如純電動汽車等）場合的應用受到限制。而鋰

22、電池具有充放電效率高、比能量大、 無記憶效應、自放電率低、工作電壓高、比體積大、無污染性和循環(huán)壽命 長等優(yōu)點。鋰電池的能量密度（體積能和質(zhì)量能）幾乎是鎳鎘電池的1.5倍 到3倍；單體電池的平均電壓為 3.6V,相當于3只鎳鎘或鎳氫電池串聯(lián)起 來的電壓值，因此能減少電池組中串聯(lián)單體的數(shù)員，從而可使因單體電池參數(shù)差異所造成的電池故障概率減小，大大延長了電池組的壽命。鋰電池 自推出以后，被認為是新一代電動汽車理想的動力源，因其優(yōu)良的性能得 到人們的廣泛認可，技術上也獲得較大的發(fā)展。到2015年，通過新型鋰離子動力電池和新體系電池的探索，為我國車用動力電池產(chǎn)業(yè)提升市場競 爭能力提供科技支撐。確立我國下

23、一代車用動力電池的主導技術路線。 2車用電機的發(fā)展國際上電動汽車用電機控制系統(tǒng)專門供應商較少，一般由傳統(tǒng)電機企 業(yè)、電池企業(yè)拓展的供應商或汽車電子企業(yè)提供。目前，國外的供應商主 要有美國Enova公司、日本東京電機公司、加拿大 ZENN電機公司、德 國西門子公司和法國SEVCON公司等，Enova公司主要產(chǎn)品是感應電機驅(qū) 動系統(tǒng)；而日本東京電機公司主要為豐田生產(chǎn)永磁電機驅(qū)動系統(tǒng)?！鞍宋濉?、“九五”期間，中科院、清華大學、華中科技大學和哈工 大等科研院所在電動汽車車用電機驅(qū)動技術方面在科技部的支持下開展 了開拓性的研究。純電動汽車用電機及控制系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)主要有上海電驅(qū) 動、萬向、大洋電機公司、上

24、海安乃達、北京中紡銳力機電公司和株洲電 力機車研究所等。我國在電動汽車“三縱三橫”研發(fā)布局指引下，“十 五”、“十一五”期間，各單位在“三縱三橫”研發(fā)布局指引下積極研究開發(fā)，研制了一系列驅(qū)動電機系統(tǒng)樣機，并滿足電動汽車整車要求，保障 了整車開發(fā)的順利進行，使車用驅(qū)動電機系統(tǒng)批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)，獲得了 一大批驅(qū)動電機系統(tǒng)的相關知識產(chǎn)權，如上海安乃達公司為同濟大學燃料 電池轎車研制了永磁無刷電機驅(qū)動系統(tǒng)；中科院電工所為一汽研制了永磁 同步電機驅(qū)動系統(tǒng)；北京中紡銳力機電公司為東風混合動力客車研制了開 關磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)等。十二五期間針對純電驅(qū)動大規(guī)模商業(yè)化示范需求， 開發(fā)出純電動汽車 驅(qū)動電機及其傳動

25、系統(tǒng)系列，同時開發(fā)出配套的發(fā)動機發(fā)電機組（ APU） 系列，能為實現(xiàn)純電動汽車大規(guī)模商業(yè)示范提供技術支撐。2電池技術2.1鋰電池技術2.1.1鋰電池的簡介鋰電池（Lithium Cell）是指電化學有鋰（包括金屬鋰、鋰合金和鋰 離子、鋰聚合物）的最基本電化學單位。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬 電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。 可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在 1996年誕生，其安全性、比容量、 自放電率和性能價格比均優(yōu)于鋰離子電池。目前國內(nèi)動力型鋰電池研究取得了很大的進步，國家“ 863”計劃和“十二五”高技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃都 將動力型鋰電池技術納為重點發(fā)展領域

26、。動力型鋰電池技術的不斷進步為 我國電動汽車的發(fā)展提供了有力的支撐。2.1.2鋰電池基本功能LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)構與工作原理如圖 2.1所示。（P（4廣（碳賀根）隔股 負根（銅箱）電解煩圖2.1磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構我們選用的磷酸鐵鋰電池正極由橄欖石結(jié)構的LiFePO4組成，負極由石墨組成，中間是聚烯烴 PP/PE/PP隔膜，用于隔離正負極、阻止電子 而允許鋰離子通過。在充放電的過程中，磷酸鐵鋰電池正極的離子、電子 得失如下：充電：LiFePO4 - xLi - xe_ 充電，xFePQ （V x）LiFePO4（2.1）放電：FePO4 xLi xe_ 放電，xLiFePO4（V x）F

27、ePO4（2.2）充電時，+Li從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)進入負極，同時電子從外電路由 正極向負極移動，以保證正負極的電荷平衡，而放電時，+Li從負極脫嵌， 經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。這一微觀結(jié)構使得磷酸鐵鋰電池具有了較好的電壓 平臺和較長的使用壽命：電池的充放電過程中，其正極在斜方晶系的LiFePO4和六方晶系的FePO4兩相之間轉(zhuǎn)變，由于 LiFePO4和FePO4 在200 C以下以固熔體形式共存，在充放電過程中沒有明顯的兩相轉(zhuǎn)折 點，因此，磷酸鐵鋰電池的充放電電壓平臺長且平穩(wěn)；另外，在充電過程 完成后，正極FePO4的體積相對LiFePO4僅減少6.81%,而充電過程中 碳負極體積輕微膨脹，起到了

28、調(diào)節(jié)體積變化、支撐內(nèi)部結(jié)構的作用，因此， 磷酸鐵鋰電池在充放電過程中表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，具有較長的循環(huán)壽命O2.1.3鋰電池在純電動汽車上的應用為了推動和支持電動車的研究試制工作，美國早在90年代初就成立了“先進電池協(xié)會（USABC）”負責為電動車提供電池。USABC為了研制 純電動汽車車用電池（鋰離子電池是主要的研究項目），前前后后投了 2.6 多億美元。其中向美國 SAFT公司和加拿大魁北克公司分別了投資1180萬美元和8500萬美元，用以開發(fā)鋰離子電池和鋰聚合物電池。除此之外， 又投資了 1450萬美元給Duracell和德國Varta公司，來開發(fā)鋰離子電池。由于環(huán)境污染越來越嚴重

29、，世界各個國家的重視大力鼓勵下，性能各 異的電動車出現(xiàn)在車展上。20世紀90年代中期日本索尼公司研發(fā)出了以 鋰離子電池為動力的純電動汽車。接著日本三菱公司也研發(fā)出了純電動汽 車。繼日本之后，歐洲和美國的一些相關公司也陸續(xù)推出了自己研制的以 鋰離子電池為動力的純電動汽車。經(jīng)過10多年的研究和發(fā)展，鋰離子蓄電池的生產(chǎn)技術逐漸成熟，在 功率強度和循環(huán)壽命方面已經(jīng)接近或達到了USABC勺中期目標，與傳統(tǒng)的鉛酸和鎳氫蓄電池相比較，鋰離子蓄電池的功率強度有比較大的優(yōu)勢，電池發(fā)展的方向是以鋰電池為主的。在純電動汽車車用電源中，鋰離 子電池將成為最具研發(fā)潛力的動力電池。我國十分重視對鋰電池的研發(fā)。 20世紀8

30、0年代初，我國才啟動對鋰離子蓄電池的研發(fā)工作，在國內(nèi)各個 高校和企業(yè)單位的努力下，獲得了一定的成績。2.2燃料電池技術2.2.1燃料電池的簡介燃料電池是一種把儲存在氧化劑和燃料中的化學能，等溫地按照電化學反應原理轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池是由含催化劑的陽極、 陰極和離子導電的電解質(zhì)構成。氧化劑在陰極還原，燃料在陽極氧化，電 子從陽極通過負載流向陰極構成電回路，產(chǎn)生電能從而驅(qū)動電機工作。燃 料電池工作時需要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑通過電化學反 應生成水，并釋放出電能，這是它與常規(guī)電池的區(qū)別。只要保持燃料供應, 電池就會不斷工作提供電能8。其實燃料電池電動汽車也是電動汽車的一種，

31、與普通電動汽車的車 身、動力傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等方面相比，燃料電池電動與其沒有多大差 異。主要差異在于動力電池的工作原理不同。一般來說，燃料電池的電化 學反應是把化學能轉(zhuǎn)化為電能，故電池的能量是通過H2和O2的化學作用, 而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能的。電化學反應所需的氧化劑采用氧氣， 氫氣是常用還原劑，所以一開始氫燃料就被應用于燃料電池電動汽車，氫 氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。燃料電池的 化學反應過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料 電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方 面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。222燃料電池的

32、組成及基本原理燃料電池的主要構成組件為：電極（Electrode）、電解質(zhì)隔膜 （Electrolyte Membrane）與集電器（Current Collector）等。1、電極燃料電池的電極是燃料發(fā)生氧化反應與氧化劑發(fā)生還原反應的電化 學反應場所，其性能的好壞關鍵在于觸媒的性能、電極的材料與電極的制 程等。電極主要可分為兩部分，其一為陽極（Anode），另一為陰極 （Cathode），厚度一般為200-500mm;其結(jié)構與一般電池之平板電極不 同之處，在于燃料電池的電極為多孔結(jié)構，所以設計成多孔結(jié)構的主要原 因是燃料電池所使用的燃料及氧化劑大多為氣體（例如氧氣、氫氣等），而氣體在電解質(zhì)中

33、的溶解度并不高，為了提高燃料電池的實際工作電流密 度與降低極化作用，故發(fā)展出多孔結(jié)構的的電極，以增加參與反應的電極表面積，而此也是燃料電池當初所以能從理論研究階段步入實用化階段的 重要關鍵原因之一。目前高溫燃料電池之電極主要是以觸媒材料制成，例如固態(tài)氧化物燃料電池（簡稱 SOFC）的Y2O3 stabilized-ZrO 2 （簡 稱YSZ ）及熔融碳酸鹽燃料電池（簡稱MCFC ）的氧化鎳電極等，而低溫燃料電池則主要是由氣體擴散層支撐一薄層觸媒材料而構成，例如磷酸燃料電池（簡稱PAFC）與質(zhì)子交換膜燃料電池（簡稱 PEMFC ）的白金 電極等。2、電解質(zhì)隔膜電解質(zhì)隔膜的主要功能在分隔氧化劑與還

34、原劑，并傳導離子，故電解質(zhì)隔膜越薄越好，但亦需顧及強度，就現(xiàn)階段的技術而言，其一般厚度約 在數(shù)十毫米至數(shù)百毫米；至于材質(zhì)，目前主要朝兩個發(fā)展方向，其一是先 以石棉（Asbestos膜、碳化硅SiC膜、鋁酸鋰（LiAlO 3）膜等絕緣材料 制成多孔隔膜，再浸入熔融鋰-鉀碳酸鹽、氫氧化鉀與磷酸等中，使其附 著在隔膜孔內(nèi)，另一則是采用全氟磺酸樹脂（例如PEMFC ）及YSZ （例如 SOFC）。3、集電器集電器又稱作雙極板（Bipolar Plate），具有收集電流、分隔氧化劑與 還原劑、疏導反應氣體等之功用，集電器的性能主要取決于其材料特性、 流場設計及其加工技術。燃料電池的基本原理：燃料電池實質(zhì)

35、上是電化學反應發(fā)生器。燃料電 池的反應原理是將燃料中的化學能通過電化學反應直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池供電的過程實際上就是一個電解水的逆過程如圖2.2，通過氫氧的化學反應生成水并釋放電能。圖2.2氫氧燃料電池原理圖反應方程式：H2+?O 2 H2O (2.3)燃料氫氣在陽極在催化劑的作用下發(fā)生氧化反應，生成陽離子(氫離子)釋放到電解質(zhì)中并生成自由電子在電路中產(chǎn)生電能；氧化劑氧氣在陰極在催化劑的作用下發(fā)生化原反應，生成陰離子(若 是在酸性條件下則生成 H2O若是在堿性條件下則生成 OH-)釋放到電解 質(zhì)中并接受由陽極產(chǎn)生的自由電子從而完成電能的輸送；由陰，陽極反應產(chǎn)生的陰，陽離子通過質(zhì)子導電而電

36、子絕緣的電解質(zhì) 運動到相對應的另一個電極上，生成反應產(chǎn)物并隨未發(fā)生反應的反應物一 起排到電池外；由陽極發(fā)生氧化反應產(chǎn)生的自由電子通過外電路由陽極運動到陰極， 使整個反應達到物質(zhì)平衡和電荷平衡， 這樣外部用電器就獲得了燃料電池 所產(chǎn)生的電能。2.2.3燃料電池在純電動汽車上的應用(1) 燃料電池純電動汽車整車及動力系統(tǒng)平臺前沿技術動力系統(tǒng)平臺的設計理論與方法得以建立； 探索了整車柔性適配技術 的模塊化思想；研發(fā)了功率控制單元和其它關鍵的零部件；并研究了整車 可靠性、安全性、一體化熱管理、智能容錯控制等關鍵技術。(2) 公共平臺建設形成了開發(fā)燃料電池汽車軟、硬件環(huán)境測試；建立了國家級燃料電池、 系

37、統(tǒng)平臺和車輛工程技術中心；制定了 8條燃料電池汽車及氫能專用國家 標準。但是，受限于傳統(tǒng)車輛開發(fā)技術水平、燃料電池發(fā)動機功率密度、 動力系統(tǒng)可靠性、整車環(huán)境適應性等性能限制以及商業(yè)推廣模式研究和基 礎設施建設滯后等因素，我國燃料電池汽車仍然處于技術驗證與特定考核 試驗考核階段?！笆濉逼陂g燃料電池汽車成為全國12個重大研究專項之一。其中， 質(zhì)子膜關鍵技術被列為山東省第一號科技攻關項目。遼寧新源動力股份有 限公司承接國家“863”重大科研項目，研發(fā)了 200KW、110KW、60KW、 30KW等燃料電池系統(tǒng)、燃料電池電站和便攜式電源等產(chǎn)品。 在“十一五” 期間，陸續(xù)加大了對燃料電池汽車的研發(fā)投

38、入，實現(xiàn)了推動核心技術產(chǎn)業(yè) 化發(fā)展。燃料電池一直是我們重點攻關的領域。如今，該領域的技術研發(fā)正在 穩(wěn)步推進。盡管有一段時間存在很多爭議，但是世界各大汽車公司從來沒 有對此放松過。到2020年，包括混合動力在內(nèi)的各類新能源乘用車將可 以占到20%左右的份額。燃料電池也會在其后持續(xù)上漲，起步大概在2015到2020年之間，真正的商業(yè)化應該是在 2020年之后。我們可以看到，電 動汽車、新能源汽車發(fā)展的前景是非常光明的。3車用電機技術電機驅(qū)動系統(tǒng)是純電動汽車動力系統(tǒng)的核心組成部分之一，也是純電動汽車主要動力源，承擔著電動和發(fā)電的雙重功能。將電能轉(zhuǎn)換成為機械 能，為電動汽車正常行駛時提供驅(qū)動力矩；而在

39、車輛減速和下坡時工作在 發(fā)電狀態(tài)。電機驅(qū)動系統(tǒng)需要具有恒功率輸出，響應速度快，并且能夠適 應不同行駛工況，具有較好的制動能量回收性能。目前純電動汽車驅(qū)動電 機主要有直流電動機、開關磁阻電動機、永磁同步電動機、交流感應電動 機等。3.1直流電動機直流電動機是最早應用在電動汽車上的電機。由定子和轉(zhuǎn)子組成，結(jié)構簡單、成本較低、調(diào)速性能好。不知之處在于直流電機體積較大，換向 時容易產(chǎn)生電火花并且電刷易于磨損。3.1.1直流電動機結(jié)構由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、電刷和刷架等組成，它利用通電導體在磁場中 受力的電磁原理制成。1. 定子由磁場鐵芯（主磁極）、磁場繞組（線圈）、電動機的外殼等組 成，主磁極的作用是產(chǎn)生

40、氣隙磁場。磁場磁極通常制成馬鞍形。磁場繞組 繞制在磁極上，通電后形成 N極或S極。2. 轉(zhuǎn)子也叫電樞，由繞組（線圈）、電樞鐵芯、換向器、電樞軸等組 成，它的作用是通電后在磁場中受力產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。3. 換向器主要由許多換向片組成，每兩個相鄰的換向片中間是云母絕 緣片。在換向器的表面用彈簧壓著固定的電刷，使轉(zhuǎn)動的電樞繞組得以同 外電路聯(lián)接。換向器是直流電動機的結(jié)構特征，易于識別。4. 電刷與電樞的換向器配合，實現(xiàn)電樞繞組的電流換向，將蓄電池的 直流電變換成電樞內(nèi)部的交變電流。3.1.2直流電動機基本原理圖3.1直流電動機工作原理圖直流電動機是利用通電導體在磁場中受力這一基本原理制成的。按照左手定則

41、，知道磁場的方向和通電導體電流的方向，就可以判定電磁力的 方向。電磁力（用f表示）的大小與磁場強度（B）、通電導體中的電流（A）、 導體電流方向與磁場方向的夾角a、通電導體的有效長度 L有關，仁BIL 冶inA.直流電動機存在的問題：由于存在電刷、換向器等易磨損器件，所 以有必要定期對其進行維護和更換，限于轉(zhuǎn)子電樞的結(jié)構，直流電動機不適合用于高速旋轉(zhuǎn)的情況等，所以與其他類型的電動機相比，直流電動 機一般體積比較大。直流電動機雖具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，控制裝置簡單、價廉。但效率較低、質(zhì)量大、體積大、可靠性低。使得直流電動機除在小型汽車 中廣泛使用外，在其他汽車中，逐漸被交流電動機取代。缺點：

42、效率較低、 質(zhì)量大、體積大、可靠性低（有換向器和電刷）3.1.3直流電動機的控制從直流電動機的轉(zhuǎn)速特性和機械特性可以看出，其轉(zhuǎn)速控制方法主要 有電樞調(diào)壓控制、磁場控制和電樞回路電阻控制。電樞調(diào)壓控制：通過改 變電樞的端電壓來控制電動機的轉(zhuǎn)速電樞調(diào)壓控制只適合電動機基速以下的轉(zhuǎn)速控制，它可保持電動機的負載轉(zhuǎn)矩不變，電動機轉(zhuǎn)速近似與電樞端電壓成比例變化，所以稱為恒轉(zhuǎn) 矩調(diào)速。直流電動機采用電樞調(diào)壓控制可實現(xiàn)在寬廣范圍內(nèi)的連續(xù)平滑的速 度控制，調(diào)速比一般可達 1:10，如果與磁場控制配合使用，調(diào)速比可達 1:30。電樞調(diào)壓控制需要專用的可控直流電源，過去常用電動一發(fā)電機組， 現(xiàn)在大、中容量的可控直流

43、電源廣泛采用晶閘管可控整流電源，小容量則 采用電力晶體管的PWM控制電源，電動汽車用的直流電動機常用斬波控 制器作為電樞調(diào)壓控制電源。磁場控制是通過調(diào)節(jié)直流電動機的勵磁電流改變每極磁通量，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。磁場控制只適合電動機基數(shù)以上的控制。當電樞電流不 變時，具有恒功率調(diào)速特性。磁場控制效率高，但調(diào)速范圍小，一般不超 過1:3，而且響應速度較慢。磁場控制可用可變，也可采用可控整流電源 作為勵磁電源。電樞回路串電阻控制：電動機的勵磁電流不少時，通過改變電樞回路 電阻來調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速。這種控制方法的機械特性較軟，而且電動機運行 不穩(wěn)定，一般很少應用。對于小型串勵電動機，常采用電樞回路串電阻控

44、 制方式。3.2交流感應電動機交流感應電動機又稱異步電動機，與直流電動機相比其結(jié)構簡單。從 技術水平來看，感應電動機驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車用電動機驅(qū)動系統(tǒng)的理想 選擇，尤其是驅(qū)動系統(tǒng)功率需求較大的大型電動客車。3.2.1交流感應電動機結(jié)構三相異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、風扇、風扇罩、接線盒、吊 環(huán)等其他附件。感應電動機采用三相交流電源，電動機的機座中，裝有用層疊、壓緊 的硅鋼片組成的定子鐵芯，在定子鐵芯上固定了定子繞組，兩端采用鋁蓋 封裝，定子繞組用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子是用層疊、沖壓出一定形狀的槽子的硅鋼片疊壓制成，形成“鼠籠”形

45、結(jié)構，結(jié)構簡單，運行可靠，經(jīng)久 耐用，價格低廉。3.2.2交流感應電動機基本原理交流感應電動機是根據(jù)電磁感應原理制成的，當 U形磁鐵以轉(zhuǎn)速ni 逆時針旋轉(zhuǎn)時，線圈中的導線將切割磁力線，從而產(chǎn)生感應電動勢 E,且 有：E=Blv式中，B-磁感應強度；l -導體長度；v-線圈的切割速度。3.3永磁同步電動機3.3.1永磁同步電動機簡介永磁電機是指采用永磁體提供勵磁的電動機。永磁無刷電動機包括永磁同步電動機、永磁無刷直流電動機、永磁混合電動機等。永磁無刷電機 功率調(diào)速性能較好，可以實現(xiàn)四象限穩(wěn)定運行。3.3.2永磁同步電動機結(jié)構及基本原理在交流電機中，我們假設轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速Vi，假設定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為v

46、, 若存在Vi=V2 ,則該交流電動機為同步電機，在同步電機中若電源頻率不 變,則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也不變，且不隨電機負載的變化而變化。 對于轉(zhuǎn)子直流勵磁 的同步電動機，若采用永磁體取代其轉(zhuǎn)子直流繞組則相應的同步電動機也 就成為永磁同步電動機 (Permanent Magnet Synchronous Motor,簡稱 PMSM),因此可以說永磁同步電機是從繞線式的轉(zhuǎn)子同步電機發(fā)展而來 的。永磁同步電機的基本組成包括定子和轉(zhuǎn)子。永磁同步電機的定子就是指電機在正常工作的過程中靜止不動的部分，由一些鋼片、繞組等組成。永磁同步電機的轉(zhuǎn)子是指電動機在運行時可以自由旋轉(zhuǎn)的部分，主要是在磁路結(jié)構上和其他的電機有所不

47、同。日常在進行永磁同步電機劃分時主要 依據(jù)轉(zhuǎn)子的安裝位置，一般可分為：表面式、內(nèi)置式，表面式結(jié)構又分為凸 裝式和嵌入式兩種。圖3.2凸裝式永磁同步電機轉(zhuǎn)子結(jié)構圖3.3嵌入式永磁同步電機轉(zhuǎn)子結(jié)構凸裝式轉(zhuǎn)子永磁同步電機：電機直徑小，轉(zhuǎn)子結(jié)構簡單，應用十分廣 泛，多用于普通伺服系統(tǒng)。嵌入內(nèi)置式轉(zhuǎn)子永磁同步電機：電機磁路氣隙小，機械強度高,電樞反 應強，適用于高速運行的場合，特別是針對弱磁控制、恒轉(zhuǎn)矩控制等。永磁同步電機的特點如下：（1質(zhì)量輕、體積小。伴隨我國稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 ，更多的高性能永磁 材料在工業(yè)生產(chǎn)中不斷應用，大大提高永磁同步電機的功率密度，減小了 電機的重量和體積，能夠更加廣泛的應用與各種

48、場合。（2）動態(tài)響應快、磁通密度高。較輕的轉(zhuǎn)子質(zhì)量擁有了更高的轉(zhuǎn)矩 慣量比，對于PMSM的響應速度有了很大的提升。（3）永磁同步電機內(nèi)部的永磁體無需勵磁，減小定子銅耗 ，提高電機 的功率因數(shù)，同時也節(jié)約了能源。（4）電機的轉(zhuǎn)速與電源頻率能夠保持同步，更加方便控制。（5）永磁同步電機有著較強的機械特性，電機負載的變化對電機本 身的影響很小。（6）永磁同步電機有著很強的魯棒性。電機結(jié)構簡單牢固、運行可 靠。永磁體作為磁路的一部分，由于磁鐵的磁導率低，對電樞反應磁場起 削弱作用，使得永磁同步電機的直軸電樞反應電抗比交軸反應電抗小得 多?；谝陨蟽?yōu)點,永磁同步電動機主要用于要求響應快速、調(diào)速范圍寬、

49、定位準確的高性能伺服傳動系統(tǒng)和直流電機的更新替代電機，同時永磁同步電機也能夠滿足電動汽車的驅(qū)動要求，在電動汽車的應用中越來越受到 重視。3.3.3永磁同步電動機在純電動汽車上的應用電機的驅(qū)動及其控制技術是電動汽車的核心技術，當前在汽車的設計 研發(fā)過程中主要使用的電機有三種，主要包括感應電動機、PMSM和開關 磁阻電動機（開關磁阻D）。在實際的生產(chǎn)過程中，不同用途車型對驅(qū)動電 機的要求有著很大的差別，不同的電機解決方案都在研究和論證過程中?；谟来磐诫姍C的解決方案也在被不斷的采用，PMSM與其他類型的電動機相比有著明顯的優(yōu)勢，比如-永磁同步發(fā)電機由于其使用了永磁體代 替了原來的勵磁機構因此體積

50、縮小了 ，但是功率密度、效率都提高了。不 僅如此，永磁同步電機在控制上可以使用數(shù)字化控制，還可以將電機和齒輪箱設計成一體，PMSM本身有著很強的可靠性同時也便于進行維護，這些優(yōu)點都是我們在工業(yè)生產(chǎn)以及產(chǎn)品的研發(fā)過程中特別希望看到的，也正是由于永磁同步電機這些突出的優(yōu)點，永磁同步電機在電動汽車的研發(fā)過 程中被大量企業(yè)、院校以及其他研發(fā)機構所采用9。對于永磁同步電機用于電動汽車的研究 ，到目前已經(jīng)有接近半個世紀 的歷史，前期主要是一些比較發(fā)達資本主義國家進行研究，最典型的就是日本、美國以及歐洲一些國家。日本在 40多年以前就開始了對電動汽車 的研制,在1967年的時候日本成立了電動車協(xié)會，隨著永磁

51、同步電機的出 現(xiàn),它的顯著的優(yōu)良特性很快受到了日本汽車制造商的關注，并著手研發(fā)了以永磁同步電機作為驅(qū)動系統(tǒng)的電動汽車。1996年，F(xiàn)uji ResearchInstitute研制的PMSM應用在了豐田汽車公司的電動車上,該所研制的永 磁同步電機最大功率可以達到功率 50kW,最高轉(zhuǎn)速1300r/ min,兩年后尼 桑公司推出了錢鐵硼材料的永磁同步電機驅(qū)動的小型電動汽車并投入使 用了。2010年的豐田Prius釆用了額定功率為60KW的PMSM轉(zhuǎn)速達到了 每分鐘13500轉(zhuǎn)；最新的日產(chǎn)Leaf的驅(qū)動電機也是永磁同步電機,它的功 率為80KW最高轉(zhuǎn)速為10390r/min。日本另一家汽車巨頭本田公

52、司，該公 司在2001年推出的使用燃料電池作為動力來源的電動汽車實驗車，該型電動汽車的驅(qū)動電機也是永磁同步電機,它的最高功率為60kW,最大轉(zhuǎn)矩可 以達到272Nin。在日本，不僅僅是一些比較大型的汽車企業(yè)，其他的規(guī)模比較小的的公司和產(chǎn)品的研發(fā)機構也針對永磁同步電機做了大量的研究，針對不同需要研制出了功率大小不同的各類永磁同步電機，同時針對永磁同步電機工作原理不斷改進電機使用的材料，提高電機效率。在歐洲，許多經(jīng)濟發(fā)達國家對于電動車相關技術的研究與幵發(fā)開始的 也特別早,對于用于電動汽車的驅(qū)動電機，各國的選擇是有所差異的：英國 和法國將重點放在了永磁無刷直流電機，而德國則重點針對幵關磁阻電機 進行

53、了深入研究，法國研發(fā)的三相永磁同步電機有著很多方面的優(yōu)良特點，美國電動汽車的研發(fā)要晚于日本，由于其感應電機的設計以及相對應的控 制策略十分成熟，因此美國的電動汽車驅(qū)動還是以感應電機驅(qū)動為主，但對于永磁同步電機的研究還是有很大的成果的，永磁同步電機定子雙套繞組技術的應用，很好的提高了 PMSM的應用特性。汽車類型點擊種類額定轉(zhuǎn)矩（Nm）額定功率（KW）2010PriusPMSM13860本田 INSIGHTPMSM11010尼桑ALTNAPMSM18017Audi A8 HybridalPMSM12034比亞迪F3PMSM40050標致SR1PMSM17870長安S460PMSM13035寶馬

54、Active HybridPMSM21015東風S30BSGPMSM11030表3.1各型電動汽車使用永磁同步電機我國從上個世紀80年代提出了電動汽車的研發(fā)，并于佃92年將電動汽 車列入國家重大科技攻關項目，國家不斷加大在新能源汽車特別是電動汽 車方面的投入，經(jīng)過數(shù)年的努力，我國在電動汽車領域也取得的可喜的成 果。國內(nèi)知名車企如一汽、二汽、上海汽車、長安汽車、奇瑞汽車、比亞 迪、長城汽車等，均已確定了自身的新能源汽車特別是電動汽車的發(fā)展戰(zhàn)略 并有多款自主品牌產(chǎn)品問世甚至產(chǎn)業(yè)化 ，與此同時一些高等院校和汽車企 業(yè)開展校企合作設計生產(chǎn)出了多款電動汽車，其中包括混合動力電動汽車以及純電動汽車。由于永

55、磁同步電機自身的優(yōu)越特性，其中多數(shù)的電動汽車 均釆用了永磁同步電機作為驅(qū)動電機，加之我國的永磁材料資源豐富，這也 將有利于永磁電機成本的下降，解釋永磁同步電機將具有更加明顯的優(yōu)勢。3.4開關磁阻電動機3.4.1開關磁阻電動機簡介開關磁阻電機(Variable Reluctance Motor，VRM)是一種新型電機。 由裝有勵磁繞組的定子和具有凸極的轉(zhuǎn)子構成。開關磁阻電機的能量密度 和系統(tǒng)效率較高，在很寬的功率和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能保持高效率，兼具有直 流電機和交流電機調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點。3.4.2開關磁阻電動機結(jié)構及基本原理車用開關磁阻電機(Switched Reluctance Moto，簡稱 開關

56、磁阻 電機)是 電動汽車動系統(tǒng)的動力元件，它的結(jié)構和工作原理與傳統(tǒng)交流驅(qū)動電機和 直流驅(qū)動電機有著根本的區(qū)別。圖 3.4所示為四相8/6極 開關磁阻 電 機結(jié)構示意圖，其由雙凸極定子和轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子的凸極均由普通 的硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體，定子上有集中繞組，徑向 相對的兩個繞組串聯(lián)構成一個兩極磁極，稱為“一相”。相數(shù)3456789定子極數(shù)Ns681012141618轉(zhuǎn)子極數(shù)Nr46810121416步距角/。3015964.283.212.5表3.2常見SR電機的定、轉(zhuǎn)子極數(shù)配合方案圖3.4四相8/6極SR結(jié)構示意圖根據(jù)開關磁阻 電機定、轉(zhuǎn)子極數(shù)不同，可以有多種不同的搭配，如 表3.2所示，其中低于三相的開關磁阻電機沒有自起動的能力，應用較少；隨著相數(shù)增加，步距角減小，有利于減小開關磁阻電機轉(zhuǎn)矩脈動，但結(jié)構復雜，且主控開關器件較多，成本高。目前三相 (6/4)和四相(8/6)開關磁 阻電機應用最為廣泛。 開關磁阻電機工作原理：(1) 電動運行原理開關磁阻電機的工作原理是根據(jù)磁場力原理，遵循“磁阻最小原理” 即磁通總要沿著磁阻最小的路徑閉合，當有具有一定形狀的鐵心在移動到