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折弯机行业中使用电动机的选型

        从高效率区来讲,表现出来的结果是永磁同步电机高效率区更宽,这也和电机的本身原理是有关系。像交流异步电机转子一定要励磁,就会损失一部分的能量,永磁电机因为转子永磁体本身可以产生磁场,使得效率占优。对于开关磁阻电机来说,转子上没有永磁体,也不需要感应,完全靠磁阻的变化,所以效率比永磁电机来说更低一些。作为电动汽车驱动电机使用,直流电机和永磁式电机在结构和面对复杂的工作环境适应性太差,很容易发生机械和退磁的故障。开关磁阻电机应用到电动汽车是必然的趋势。


       电机参数的选择


      驱动电机选型主要参考的参数为:最大转矩,峰值功率,额定功率,最高转速,基速。在驱动电机选型时,确定峰值功率的决定性因素是百公里加速时间,确定最大转矩的决定性因素是最大爬坡度。


      驱动电机的额定功率选择


      汽车行驶的方程式为:


    (1)其中, Ttq/ Nm为电机转矩,nt为传动系统效率,i为当前挡位的总传动比,ua/(km/h)为车速,g为重力加速度,α/°为爬坡角度,质量m/kg、迎风面积 A/m2、空气阻力系数CD、车轮滚动半径r/m。


    (2)其中umax/(km/h)为持续最高车速。根据式(1)可计算得出额定功率P。


       驱动电机的峰值功率选择


      驱动电机的峰值功率应同时满足电动汽车瞬时最高车速,最大爬坡度和加速性能的要求。


      a.纯电动汽车以某一速度完成最大爬坡时的功率需求为:


     (3)其中,Pmax-i/kW为满足最大爬坡度要求的峰值功率,αmax/°为最大爬坡角度, ui/(km/h)为爬坡车速。代入数据得到Pmax_i。


       b.纯电动汽车加速时的功率需求为:


     (4)其中,Pmax_a/kW为满足最短加速时间要求的峰值功率。


      对等式两边进行处理并对时间积分,得到:


    (5)其中,Ft/N为驱动力,ut/(km/h)为加速过程的终速,根据动力性能要求应取值100 km/h,t/s为百公里加速时间。要特别注意的是,驱动电机基速前恒转矩,基速后恒功率的特性決定了驱动力Ft为一分段函数,即:


     (u≤ui) (6)


     (u>ui) (6)


       其中ue/(km/h)为驱动电机基速时对应的车速。在驱动电机特性和一挡传动比均未知的情况下,ue也是未知的。驱动电机在基速附近工作时效率最高,据此大致拟定ue的范围。由式(5)和(6)可得要求百公里加速世界小于t时,峰值功率的最小值Pmax_a。


      综合比较驱动电机的峰值功率Pmax_a和Pmax-i,取较大者作为驱动电机的峰值功率。


       减速机传动比的选择


       对于二挡减速机来说,一档的传动比应保证车辆要求的最大爬坡度,二挡的传动比应保证车辆能达到所要求的最高车速,另外还应综合考虑减速机的载荷、润滑、离地间隙、主减中心距等,挡间比不宜过小 以便能有效的调节电机转速。减速机换挡规律会影响车辆动力性和经济性能。对于小型乘用车,以加速踏板开度和车速为参数的换挡规律最为常用,根据优化目标不同又可分为动力性换挡规律和经济性换挡规律。动力性换挡规律需要找到一个车速点,在相同油门开度下,此点处的一档驱动转矩与二挡相同。该点就是此油门开度下的换挡点,通过标定不同的油门开度即可得到换挡曲线。经济性换挡规律要让电机尽可能的工作在效率高的区域,同样是求的一点,在相同油门开度的情况下此点一二挡的效率相同,通过标定可得出经济性的换挡曲线。通过以上得出的传动比可通过模拟NEDC循环工况以求的经济性最优的传动比组合。


      现在国内汽车驱动电机行业,永磁电机的使用是普遍趋势,磁阻式电机是今后发展的方向,但大规模应用仍需时间,至于轮毂电机需要更加长的路要走,驱动电机的基速、最大转矩、峰值功率以及减速机的传动比等重要参数,其匹配对电动汽车的动力性能和能量消耗有显著影响,传动比的匹配不仅要考虑在理论上满足整车的动力性和经济性要求,也要考虑实际工程的约束条件,如离合器最大传递转矩、变速器尺寸及主减速器离地间隙、齿数配比等等。


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