電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)三種功能的運(yùn)行原理和過(guò)程

1、電機(jī)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)、發(fā)電回饋和電磁制動(dòng)三種功能的運(yùn)行原理和 過(guò)程.電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)功能時(shí)的原理和過(guò)程：為便于說(shuō)明首先采用圖4所示的三相12/8極磁阻電機(jī)最簡(jiǎn)單 的單三拍運(yùn)行方式來(lái)描述其工作過(guò)程：當(dāng)某相繞組通電勵(lì)磁 時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)力力求使磁路磁阻減少，即磁力線力圖通 過(guò)磁阻最小途徑，轉(zhuǎn)子將受到磁阻轉(zhuǎn)矩作用，使得轉(zhuǎn)子的凸 極齒與該相定子磁極上的齒相重合。當(dāng)這一過(guò)程接近完成時(shí), 適時(shí)切斷原勵(lì)磁相電流，并以相同方式給定子下一相勵(lì)磁， 那么將開(kāi)始第二個(gè)完全相似的作用過(guò)程。為此電機(jī)需通過(guò)轉(zhuǎn)角 。位置檢測(cè)裝置檢測(cè)定、轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置。假設(shè)以圖4中定、 轉(zhuǎn)子所處位置為起始點(diǎn)，依次輪流按A-BC-A順序通電， 外轉(zhuǎn)

2、子就會(huì)不斷地按逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)；假設(shè)按A-C B-A的 順序通電，電動(dòng)機(jī)就會(huì)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。該電機(jī)也可采用雙 三拍或六拍方式運(yùn)行。雙三拍的通電方式為：AB-BC-CA fAB；而六拍的通電方式為：AAB-BBC-CCA-A。 每一循環(huán)周期轉(zhuǎn)子均轉(zhuǎn)過(guò)45度，即三拍的步距角為45/3=15 度，而六拍的步距角為45/6=7.5度，所以步距角六拍比三拍 少一半。對(duì)于圖3中二相8/12極磁阻電機(jī)可采用其最簡(jiǎn)單的單四拍運(yùn) 行方式來(lái)描述其工作過(guò)程：當(dāng)電機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)角。位置檢測(cè)裝置 檢測(cè)到定、轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置時(shí)，假設(shè)以圖3中定、轉(zhuǎn)子所處位 置為起始點(diǎn)，對(duì)A相繞組通入正向電流，內(nèi)定子A相凸極按 右手螺旋定律所產(chǎn)生的磁

3、場(chǎng)方向正好同圖3所示一致，按同 性相斥(推力)、異性相吸(拉力)原理或在磁阻轉(zhuǎn)矩作用 下，外轉(zhuǎn)子向順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)60/4=15度，即轉(zhuǎn)子永磁體凸極的 中心與勵(lì)磁A相定子凸極中心重合。當(dāng)這一過(guò)程接近完成時(shí), 適時(shí)切斷原勵(lì)磁A相電流，對(duì)B相繞組通入反向電流，B相 凸極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)極性與圖3中所示方向相反(即N極與S 極互為對(duì)換)，同理在磁阻轉(zhuǎn)矩作用下，外轉(zhuǎn)子向順時(shí)針繼續(xù) 轉(zhuǎn)過(guò)15度，即轉(zhuǎn)子永磁體凸極的中心與勵(lì)磁B相定子凸極 中心重合。同理依次以A (-B) 一 (-A) 一B-A方式通電， 外轉(zhuǎn)子順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；反之,假設(shè)以(-A)一 (-B)f Af Bf (-A) 方式通電，那么外轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。該電

4、機(jī)也可采用雙四拍或 八拍方式運(yùn)行。雙四拍的通電方式為：AB-A(-B)f (-A)(-B) 一 (-A) B-ABf。而八拍的通電方式為：A-ABf B f B (-A) f (-A) (-A) (-B) f (-B) (-B) Af Af。 其八拍運(yùn)行時(shí)步距角減小一半，即為60/8=7.5度。據(jù)資料分析電機(jī)電流與其轉(zhuǎn)速成反比，而磁阻電機(jī)的電磁轉(zhuǎn) 矩又正比于電流的2次方(對(duì)于交、直流電機(jī)等一般均為1 次方），因而易獲得低速大扭矩。但由于電動(dòng)汽車(chē)由蓄電池 供電，過(guò)大的峰值電流極易損壞蓄電池（對(duì)此也可設(shè)法通過(guò) 改變蓄電池組的串并聯(lián)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低電壓大電流起動(dòng)），因 此電機(jī)低速啟動(dòng)時(shí)必須通過(guò)斬波限流控

5、制。即為滿足電動(dòng)汽 車(chē)對(duì)電機(jī)有較寬的調(diào)速要求，在電動(dòng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪運(yùn)行狀態(tài)下， 低速時(shí)須采用電流斬波控制（CCC）以得到恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制；高 速時(shí)采用角度位置控制（APC）或稱單脈沖觸發(fā)模式，以實(shí)現(xiàn)恒 功率調(diào)速控制。.電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電回饋功能時(shí)的原理和過(guò)程：當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)需降速或下坡運(yùn)行時(shí)，可利用其動(dòng)能慣性來(lái)實(shí)現(xiàn) 發(fā)電回饋制動(dòng)。根據(jù)前述對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩基本表達(dá)式的分析可知, 當(dāng)電感L隨著轉(zhuǎn)角。的增加而減少（即外轉(zhuǎn)子的凹槽趨向繞 組凸極）時(shí)，繞組內(nèi)流過(guò)電流那么產(chǎn)生負(fù)的電磁轉(zhuǎn)矩，即電磁 轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性的，電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。通過(guò)轉(zhuǎn)角。位置 檢測(cè)裝置當(dāng)檢測(cè)到外轉(zhuǎn)子的凹槽即將趨向于某一繞組凸極 時(shí)，即刻接通該相繞組電路進(jìn)

6、行勵(lì)磁，該相繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng) 將對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生反方向的阻力矩，而轉(zhuǎn)子上的動(dòng)能將轉(zhuǎn)化成磁 能儲(chǔ)存于磁場(chǎng)中，直至轉(zhuǎn)子的下一凸極接近該繞組凸極時(shí)， 就切斷該相繞組電路，此時(shí)將通過(guò)續(xù)流二極管，將儲(chǔ)存在磁 場(chǎng)中的磁能轉(zhuǎn)化成電能回饋給蓄電池。如此反復(fù)即能以脈沖 形式給蓄電池充電。據(jù)資料分析采用適當(dāng)參數(shù)的脈沖充電法, 還有利于極板恢復(fù)蓄電池原晶體結(jié)構(gòu)和消除記憶效應(yīng)。對(duì)于 如圖3所示結(jié)構(gòu)的電機(jī)，如欲提高發(fā)電過(guò)程，可適當(dāng)增大電 機(jī)的凹槽寬度。不過(guò)如此也將減小凸極齒寬度，即減小了電 磁制動(dòng)效果。.電機(jī)運(yùn)行在電磁制動(dòng)功能時(shí)的原理和過(guò)程：當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)經(jīng)降速后需制動(dòng)停止時(shí)。對(duì)圖3二相8/12極磁阻 電機(jī)，可保持某相繞組持續(xù)通電

7、，如圖3中所示位置，即為 B相繞組持續(xù)通電后產(chǎn)生的電磁制動(dòng)而保持的定轉(zhuǎn)子相對(duì)位 置，由圖3可知電機(jī)圓周的對(duì)稱四邊均有一對(duì)凸極被電磁力 吸住，所吸合的各極弧相加后其總極弧邊距可達(dá)80度，并 且A相的凸極也局部被永磁體吸??；也可按轉(zhuǎn)角。所檢測(cè)信 號(hào)在某一位置時(shí)，同時(shí)保持兩相繞組持續(xù)通電，使內(nèi)定子的 8個(gè)凸極齒均有局部與外轉(zhuǎn)子凸極被電磁力所吸住，其所吸 合的各極弧相加后總極弧邊距可達(dá)108度。對(duì)于圖4三相12/8極磁阻電機(jī)來(lái)說(shuō),可保持某兩相繞組持續(xù) 通電，如圖4中所示位置，即為A、C兩相繞組持續(xù)通電后 產(chǎn)生的電磁制動(dòng)而保持的定轉(zhuǎn)子相對(duì)位置，由圖可知電機(jī)圓 周的對(duì)稱四邊均有兩對(duì)凸極齒被電磁力吸住，并且

8、所吸合的 各極弧相加后其總極弧邊距可達(dá)116度；假設(shè)按轉(zhuǎn)角0所檢測(cè) 信號(hào)在某一位置時(shí)，同時(shí)保持三相繞組持續(xù)通電，使內(nèi)定子 的12個(gè)凸極齒各有局部與外轉(zhuǎn)子凸極被電磁力所吸住，其 所吸合的各極弧相加后總極弧邊距可達(dá)128度。如當(dāng)電機(jī)由于動(dòng)能慣性較大時(shí)，需利用轉(zhuǎn)角。位置的檢測(cè), 采用與發(fā)電回饋制動(dòng)相結(jié)合的方法反復(fù)進(jìn)行，直至轉(zhuǎn)角。的 位置檢測(cè)無(wú)變化即停止為止。而且這種發(fā)電回饋-電磁制動(dòng)相 結(jié)合反復(fù)進(jìn)行的制動(dòng)過(guò)程，類(lèi)似于現(xiàn)代轎車(chē)中的防抱死制動(dòng) 系統(tǒng)(ABS)或驅(qū)動(dòng)防滑轉(zhuǎn)控制ASR的的制動(dòng)過(guò)程，從而可提高 車(chē)輛行駛的平安性、穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)向操縱性。為確保電機(jī)運(yùn)行于各種控制方式的快速響應(yīng)性，其驅(qū)動(dòng)與控 制電路須采用開(kāi)關(guān)響應(yīng)特性好的晶體管(非晶閘管)大功率開(kāi) 關(guān)管與高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP相結(jié)合來(lái)進(jìn)行。通過(guò)對(duì)上述二相8/12極磁阻電機(jī)與三相12/8極磁阻電機(jī)的 結(jié)構(gòu)、運(yùn)行過(guò)程及其驅(qū)