| 雙轉(zhuǎn)子電機(jī) |
| 發(fā)布日期：2009/4/1 瀏覽次數(shù)：6469次 |
一、目前的應(yīng)用 雙轉(zhuǎn)子電機(jī)最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域有兩個(gè)，一是在混合動(dòng)力系統(tǒng)中，二是在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。因其內(nèi)、外電機(jī)可以獨(dú)立運(yùn)行，能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械軸能量的獨(dú)立傳遞，因此，將雙轉(zhuǎn)子電機(jī)應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車、混合艦船推進(jìn)和礦山機(jī)械等的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，有著良好的性能。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。隨著節(jié)能和環(huán)保的不斷開展與深入，用混合動(dòng)力系統(tǒng)代替內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、用風(fēng)力發(fā)電代替污染較重的火力發(fā)電得到了越來(lái)越多的研究。與其他電機(jī)相比較，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)在這兩個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用都有著更優(yōu)越的性能。 1.混合動(dòng)力系統(tǒng) 將電動(dòng)機(jī)引入汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是電機(jī)界研究多年的課題。直流電動(dòng)機(jī)、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)以及新型的開關(guān)磁阻電機(jī)和雙凸極電機(jī)在應(yīng)用中都存在一些問(wèn)題。在這種情況下，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)展現(xiàn)了更多的優(yōu)點(diǎn)。下面以對(duì)轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)為例，說(shuō)明其在汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。 作為驅(qū)動(dòng)用的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)安裝在汽車的驅(qū)動(dòng)橋上，在電機(jī)的左右兩側(cè)分別設(shè)有用于減速和換向減速的齒輪機(jī)構(gòu)。其內(nèi)、外轉(zhuǎn)子分別經(jīng)左、右側(cè)的齒輪機(jī)構(gòu)向兩側(cè)車輪傳遞，從而驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于其內(nèi)、外轉(zhuǎn)子是對(duì)轉(zhuǎn)，即兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，所以，要保持兩個(gè)車輪同向旋轉(zhuǎn)，除了減速裝置外，還需要在內(nèi)轉(zhuǎn)子與右側(cè)車輪之間安裝萬(wàn)向節(jié)的裝置。混合動(dòng)力系統(tǒng)中的萬(wàn)向節(jié)一般選用等速萬(wàn)向節(jié)，如果能保證電動(dòng)機(jī)的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量基本相等，那么車輪輸出的轉(zhuǎn)矩也會(huì)基本相等。對(duì)轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)穩(wěn)定工作的條件是：電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)于某一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化梯度小于作用在該轉(zhuǎn)子的負(fù)載對(duì)于該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化梯度。通過(guò)控制器的矢量控制或磁場(chǎng)向量控制，可以使電磁轉(zhuǎn)矩滿足以上條件，即可以使對(duì)轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)運(yùn)行于穩(wěn)定狀態(tài)。 電機(jī)的外轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)滑環(huán)機(jī)構(gòu)與控制器連接，再與車載電源連接�？刂破靼�DC／AC轉(zhuǎn)換器和電機(jī)調(diào)速裝置等。在汽車行駛的過(guò)程中，車載電源向電機(jī)供電。由于這種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，所以在汽車下坡時(shí)，電機(jī)可以運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，通過(guò)回收裝置，將這部分電能回饋至車載電源。對(duì)轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集驅(qū)動(dòng)、差速、制動(dòng)能量再生為一體，效率高、重量輕，成本低。 2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng) 與混合動(dòng)力系統(tǒng)一樣，新能源發(fā)電也是節(jié)能、環(huán)保的一個(gè)重要手段。其中，風(fēng)力發(fā)電是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的發(fā)電方式。直流發(fā)電機(jī)、同步和異步交流發(fā)電機(jī)都已經(jīng)被應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。對(duì)轉(zhuǎn)式雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子沿相反的方向旋轉(zhuǎn)，即使在絕對(duì)轉(zhuǎn)速很小的情況下，它們之間的相對(duì)轉(zhuǎn)速也會(huì)較大。與其它電機(jī)相比，在相同的風(fēng)力和其他外部條件下，雙轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率和發(fā)電能力都提高一倍。而永磁無(wú)刷雙轉(zhuǎn)子電機(jī)用作風(fēng)力發(fā)電機(jī)，也具有較為優(yōu)良的性能。由于其不需要電刷和滑環(huán)，結(jié)構(gòu)更加堅(jiān) 固，適用于風(fēng)力發(fā)電。而且通過(guò)勵(lì)磁調(diào)節(jié)，能保證輸出電能的質(zhì)量。 二、應(yīng)用中的難題 雙轉(zhuǎn)子電機(jī)在應(yīng)用中還存在著諸多難題，綜合起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)： 1.目前大多數(shù)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)都需要安裝電刷，定時(shí)更換電刷對(duì)于汽車來(lái)說(shuō)相當(dāng)困難，因?yàn)楦鼡Q電刷有可能要求維修人員在汽車底盤下完成。 2.雙轉(zhuǎn)子電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)及負(fù)載之間，變換器與外電源之間的功率匹配與流動(dòng)控制的關(guān)鍵技術(shù)在于保持系統(tǒng)運(yùn)行效率最高且滿足車輛運(yùn)行性能的前提下，盡量減少變換器傳遞的功率，減少控制系統(tǒng)的體積和成本。目前這方面的技術(shù)還不能達(dá)到要求。 3.車輪間要安裝減速器、萬(wàn)向節(jié)等多種裝置，電機(jī)所處的空間狹小，而內(nèi)轉(zhuǎn)子上繞組會(huì)產(chǎn)生銅耗，所以散熱問(wèn)題突出。 4.在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于沒有輔助機(jī)械調(diào)控部分，其自身可調(diào)控性較差。 基于以上分析總結(jié)出，在混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，無(wú)刷式雙轉(zhuǎn)子電機(jī)無(wú)疑是一個(gè)比較好的發(fā)展方向，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)無(wú)需電刷，大大減少了使用中的不便。雙凸極電機(jī)應(yīng)用于混合動(dòng)力系統(tǒng)中也有良好的性能，如果利用雙凸極電機(jī)原理對(duì)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)進(jìn)行改造，則有可能使電機(jī)兼具雙轉(zhuǎn)子電機(jī)和雙凸極電機(jī)的雙重優(yōu)點(diǎn)。另外，有人還提出了一種新型的雙定子／雙轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)，這種電機(jī)是目前國(guó)際上混合動(dòng)力汽車最前沿、最先進(jìn)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方案之一，既可以作為雙轉(zhuǎn)子運(yùn)行，也可以作為雙定子運(yùn)行。而在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的應(yīng)用還需要更多、更深入的研究。 雙轉(zhuǎn)子電機(jī)是一種新型的特種電機(jī)，其種類頗多。由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕和能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)，其在實(shí)際中的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。但要大規(guī)模的將雙轉(zhuǎn)子電機(jī)應(yīng)用于實(shí)際中，還需要進(jìn)一步的研究。然而雙凸極結(jié)構(gòu)和雙定子／雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)將是具有較大發(fā)展?jié)摿Φ男碌陌l(fā)展方向 |
