驅(qū)動電機簡介

　　膠片式照相機的電機驅(qū)動Motor drive是組裝在膠片式照相機內(nèi)的微型電機或彈簧及其附件的總稱，借助微型電機自動地卷取膠片，大多是指35毫米單鏡頭反光相機所用的。拍一片格和連拍可以交替，連拍時一般一秒鐘拍3—5片格。視照相機的種類，將背部蓋子換為長膠卷用片盒，即可拍250片格。除供利用軟線的遙控攝影外，亦可借連接到定時器上的間隔控拍器自動地拍攝，或靠控制快門等，應(yīng)用面較廣。倘不需連拍時，使用自動卷片器亦可。

驅(qū)動電機百科

　　膠片式照相機的電機驅(qū)動Motor drive是組裝在膠片式照相機內(nèi)的微型電機或彈簧及其附件的總稱，借助微型電機自動地卷取膠片，大多是指35毫米單鏡頭反光相機所用的。拍一片格和連拍可以交替，連拍時一般一秒鐘拍3—5片格。視照相機的種類，將背部蓋子換為長膠卷用片盒，即可拍250片格。除供利用軟線的遙控攝影外，亦可借連接到定時器上的間隔控拍器自動地拍攝，或靠控制快門等，應(yīng)用面較廣。倘不需連拍時，使用自動卷片器亦可。

　　設(shè)計目標(biāo)

　　直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計目標(biāo)在直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計中，主要考慮以下幾點：功能：電機是單向還是雙向轉(zhuǎn)動？需不需要調(diào)速？對于單向的電機驅(qū)動，只要用一個大功率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機即可，當(dāng)電機需要雙向轉(zhuǎn)動時，可以使用由4個功率元件組成的H橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可；但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場效應(yīng)管等開關(guān)元件實現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。性能：對于PWM調(diào)速的電機驅(qū)動電路，主要有以下性能指標(biāo)。1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動多大功率的電機。2）效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個問題，即兩個功率器件同時導(dǎo)通使電源短路）入手。3）對控制輸入端的影響。功率電路對其輸入端應(yīng)有良好的信號隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實現(xiàn)隔離。4）對電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動。5）可靠性。電機驅(qū)動電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號，何種無源負(fù)載，電路都是安全的。

　　發(fā)展現(xiàn)狀

　?。?）交流異步電機驅(qū)動系統(tǒng)我國已建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)異步電機驅(qū)動系統(tǒng)的開發(fā)平臺，形成了小批量生產(chǎn)的開發(fā)、制造、試驗及服務(wù)體系;產(chǎn)品性能基本滿足整車需求，大功率異步電機系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類電動客車;通過示范運行和小規(guī)模市場化應(yīng)用，產(chǎn)品可靠性得到了初步驗證。（2）開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)已形成優(yōu)化設(shè)計和自主研發(fā)能力，通過合理設(shè)計電機結(jié)構(gòu)、改進(jìn)控制技術(shù)，產(chǎn)品性能基本滿足整車需求;部分公司已具備年產(chǎn)2000套的生產(chǎn)能力，能滿足小批量配套需求，目前部分產(chǎn)品已配套整車示范運行，效果良好。（3）無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)國內(nèi)企業(yè)通過合理設(shè)計及改進(jìn)控制技術(shù)，有效提高了無刷直流電機產(chǎn)品性能，基本滿足電動汽車需求;已初步具有機電一體化設(shè)計能力。（4）永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)已形成了一定的研發(fā)和生產(chǎn)能力，開發(fā)了不同系列產(chǎn)品，可應(yīng)用于各類電動汽車;產(chǎn)品部分技術(shù)指標(biāo)接近國際先進(jìn)水平，但總體水平與國外仍有一定差距;基本具備永磁同步電機集成化設(shè)計能力;多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產(chǎn)，少數(shù)公司已投資建立車用驅(qū)動電機系統(tǒng)專用生產(chǎn)線。

　　電動汽車的四種驅(qū)動電機比較

　　新能源汽車具有環(huán)保、節(jié)約、簡單三大優(yōu)勢。在純電動汽車上體現(xiàn)尤為明顯：以電動機代替燃油機，由電機驅(qū)動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱，電機結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、運行可靠，甚至被視為中國在新能源汽車行業(yè)實現(xiàn)汽車工業(yè)“彎道超車”的希望領(lǐng)域之一。新能源電動汽車主要是由電機驅(qū)動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成，其中的電機驅(qū)動系統(tǒng)是直接將電能轉(zhuǎn)換為機械能的部分，決定了電動汽車的性能指標(biāo)。因此，對于驅(qū)動電機的選擇就尤為重要。

　　電動汽車的驅(qū)動電機要求有以下幾個特點：

　　l寬廣的恒功率范圍，滿足汽車的變速性能

　　l啟動扭矩大，調(diào)速能力強

　　l效率高，高效區(qū)廣

　　l瞬時功率大，過載能力強

　　l功率密度大，體積小，重量輕

　　l環(huán)境適應(yīng)性高，適應(yīng)惡劣環(huán)境

　　l能量回饋效率高

　　根據(jù)驅(qū)動原理，電動汽車的驅(qū)動電機可分為以下4種：

　　1、直流電動機

　　在電動汽車發(fā)展的早期，很多電動汽車都是采用直流電動機方案。主要是看中了直流電機的產(chǎn)品成熟，控制方式容易，調(diào)速優(yōu)良的特點。但由于直流電動機本身的短板非常突出，其自身復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)（電刷和機械換向器等），制約了它的瞬時過載能力和電機轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高；而且在長時間工作的情況下，電機的機械結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生損耗，提高了維護(hù)成本。此外，電動機運轉(zhuǎn)時的電刷火花會使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，浪費能量，散熱困難，還會造成高頻電磁干擾，這些因素都會影響具體整車性能。

　　由于直流電動機的缺點非常突出，目前的電動汽車已經(jīng)將直流電機淘汰。

　　2、交流異步電動機

　　交流異步電機是目前工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一類電機，其特點是定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，兩端用鋁蓋封裝，定、轉(zhuǎn)子之間沒有相互接觸的機械部件，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠耐用，維修方便。交流異步電機與同功率的直流電動機相比效率更高，質(zhì)量約輕了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式，可以獲得與直流電機相媲美的可控性和更寬的調(diào)速范圍。由于有著效率高、比功率較大、適合于高速運轉(zhuǎn)等優(yōu)勢，交流異步機是目前大功率電動汽車上應(yīng)用最廣的電機。

　　但在高速運轉(zhuǎn)的情況下電機的轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，工作時要保證電機冷卻，同時異步電機的驅(qū)動、控制系統(tǒng)很復(fù)雜，電機本體的成本也偏高，另外運行時還需要變頻器提供額外的無功功率來建立磁場，故相與永磁電機和開關(guān)磁阻電機相比，異步電機的效率和功率密度偏低，不是能效最優(yōu)化的選擇。

　　異步電動機應(yīng)用的較多的地區(qū)是美國，這也被人為是和路況有關(guān)。在美國，高速公路已經(jīng)具有一定的規(guī)模，除了大城市外，汽車一般以一定的高速持續(xù)行駛，所以能夠讓高速運轉(zhuǎn)而且在高速時有較高效率的異步電動機得到廣泛應(yīng)用。

　　3、交流異步電動機

　　永磁式電動機根據(jù)定子繞組的電流波形的不同可分為兩種類型，一種是無刷直流電機，它具有矩形脈沖波電流；另一種是永磁同步電機，它具有正弦波電流。這兩種電機在結(jié)構(gòu)和工作原理上大體相同，轉(zhuǎn)子都是永磁體，減少了勵磁所帶來的損耗，定子上安裝有繞組通過交流電來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所以冷卻相對容易。由于這類電機不需要安裝電刷和機械換向結(jié)構(gòu)，工作時不會產(chǎn)生換向火花，運行安全可靠，維修方便，能量利用率較高。

　　永磁式電動機的控制系統(tǒng)相比于交流異步電機的控制系統(tǒng)來說更加簡單。但是由于受到永磁材料本身的限制，在高溫、震動和過流的條件下，轉(zhuǎn)子的永磁體會產(chǎn)生退磁現(xiàn)象，所以在相對復(fù)雜的工作條件下，永磁式電機容易發(fā)生損壞，故這一塊還有待繼續(xù)發(fā)展改善。

　　而且永磁材料價格較高，因此整個電機及其控制系統(tǒng)成本較高，目前只有稀土資源豐富的中國比較傾向于使用永磁電機的電動汽車驅(qū)動方案。像日本、歐洲，要么是使用輕稀土的永磁材料做永磁電機，要么是直接改用無需稀土材料，但對控制器設(shè)計要求更高的開關(guān)磁阻電機。

　　4、開關(guān)磁阻電機

　　開關(guān)磁阻電機作為一種新型電機，相比其他類型的驅(qū)動電機而言，開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)最為簡單，定、轉(zhuǎn)子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，定子裝有簡單的集中繞組，具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、可靠性高、質(zhì)量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優(yōu)點。而且它具有直流調(diào)速系統(tǒng)的可控性好的優(yōu)良特性，同時適用于惡劣環(huán)境，非常適合作為電動汽車的驅(qū)動電機使用。

　　但開關(guān)磁阻電機有轉(zhuǎn)矩波動大、需要位置檢測器、系統(tǒng)非線性特性，磁場為跳躍性旋轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)復(fù)雜；對直流電源會產(chǎn)生很大的脈沖電流等缺點。另外開關(guān)磁阻電動機為雙凸極結(jié)構(gòu)，不可避免地存在轉(zhuǎn)矩波動，噪聲是開關(guān)磁阻電動機最主要的缺點。

　　但近年來的研究表明，采用合理的設(shè)計、制造和控制技術(shù)，開關(guān)磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。像目前日本對開關(guān)磁阻電機的研究比較深入，日本電產(chǎn)的開關(guān)磁阻電機也廣泛應(yīng)用于電動汽車、家電等各類行業(yè)中。目前中國國內(nèi)也漸漸有廠家關(guān)注這塊電動汽車驅(qū)動電機的未來發(fā)展方向

　　打造高效的新能源汽車驅(qū)動電機

　　致遠(yuǎn)電子基于對電機及電動汽車行業(yè)的深入探索和長久積累，成功在MPT系列電機測試系統(tǒng)上整合面向新能源汽車的特殊測試項目——MAP圖和再生能量回饋試驗，為廣大電動汽車電機設(shè)計者提供優(yōu)秀的測試解決方案。

　　1、MAP圖

　　根據(jù)GB/T 18488-2015電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)試驗標(biāo)準(zhǔn)，需要對新能源汽車驅(qū)動電機進(jìn)行MAP圖測試，獲取該電機的效率特性和高效區(qū)分布情況。MAP圖實際測試結(jié)果如下圖：

　　圖中橫軸為轉(zhuǎn)速，縱軸為轉(zhuǎn)矩，顏色表示對于的效率，它代表了電機在不同的工作區(qū)域（轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩）下的效率特性分布情況，其中橙紅色部分就是電機的高效區(qū)。高效區(qū)分布越廣，代表該電機在各類工況下運行時越省電。

　　致遠(yuǎn)電子MPT電機測試系統(tǒng)內(nèi)置MAP自動化測試功能，可以根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的加載情況，自動控制負(fù)載和被試電機進(jìn)行對應(yīng)的工況加載，獲取不同工況下的效率，最終把海量的測試數(shù)據(jù)整合成一張MAP圖，直觀地為用戶分析電機的效率特性和高效區(qū)分布情況。

　　2、再生能量回饋試驗

　　同樣根據(jù)GB/T 18488-2015電動汽車用驅(qū)動電機系統(tǒng)試驗標(biāo)準(zhǔn)，還需要對新能源汽車驅(qū)動電機進(jìn)行再生能量回饋試驗。該試驗?zāi)康氖强剂框?qū)動電機在制動時，即運行在發(fā)電機狀態(tài)時，能否正常實現(xiàn)電能的回饋，同時評估電機的真實能耗情況。

　　針對驅(qū)動電機的再生能量回饋試驗，致遠(yuǎn)電機MPT電機測試系統(tǒng)可靈活利用內(nèi)置MDA電機與驅(qū)動器分析儀的積分功能，對電機控制器的輸入端進(jìn)行實時積分，精確捕捉該電機在制動時回饋的能量值。

　　同時針對電機控制器和動力電池之間直流充放電特性，致遠(yuǎn)電機特殊設(shè)計充放電積分功能，可對電機控制器輸入端的電信號進(jìn)行采樣率周期實時積分，即使電機快速在電動機狀態(tài)和發(fā)電機狀態(tài)之間切換，也可以捕捉到一段時間內(nèi)電機和動力電池之間的能量傳輸情況。