¿Cuál es la historia del desarrollo de motores síncronos de imanes permanentes para vehículos de nueva energía?
Sistema de accionamiento de motor de imán permanente
Los motores de imán permanente tienen las ventajas de una estructura sin escobillas y un funcionamiento confiable de los motores de CA, así como las ventajas de los motores de CC con un buen rendimiento de regulación de velocidad. No requiere un devanado de excitación y puede lograr un tamaño pequeño y una alta eficiencia de control. Es un punto importante en la investigación, desarrollo y aplicación de motores de vehículos eléctricos. Los sistemas de accionamiento de motores de imanes permanentes se pueden dividir en sistemas de motores de CC sin escobillas y sistemas PMSM. El sistema de motor de CC sin escobillas tiene las ventajas de un gran par, una alta densidad de potencia y métodos simples de detección y control de posición. Sin embargo, es difícil que la corriente de conmutación alcance el estado ideal, lo que provocará problemas como pulsaciones de par, vibraciones y ruido. El sistema de motor de CC sin escobillas tiene ciertas ventajas en el campo de la conducción de vehículos eléctricos con requisitos de baja velocidad y ha recibido una amplia atención y aplicación. El sistema de motor síncrono de imán permanente (PMSM) tiene las características de alta precisión de control, alta densidad de par, buena estabilidad del par y bajo nivel de ruido. Al diseñar racionalmente la estructura del circuito magnético de imán permanente, se puede obtener un mayor rendimiento de debilitamiento del campo y se puede mejorar el rango de regulación de velocidad del motor. Por lo tanto, tiene un alto valor de aplicación en la conducción de vehículos eléctricos, ha recibido gran atención por parte de la industria de vehículos eléctricos en el país y en el extranjero y ha sido ampliamente utilizado en Japón. Es un sistema de propulsión ideal para vehículos eléctricos.
1. La situación actual de los motores síncronos de imanes permanentes para vehículos eléctricos en Japón
Japón comenzó a desarrollar vehículos eléctricos en 1965, y la Asociación Japonesa de Vehículos Eléctricos se estableció en 1967. Debido al excelente rendimiento de los motores síncronos de imanes permanentes, las empresas automovilísticas japonesas los han favorecido desde sus inicios. En 1996, el motor síncrono de imán permanente enchufable de Tokyo Electric Power Company se utilizó como motor de accionamiento del vehículo eléctrico RAV4 de Toyota Motor Corporation. El motor síncrono de imán permanente desarrollado por el Instituto de Investigación Electrónica Fuji de Japón tiene una potencia máxima de 50 kW y una velocidad máxima. de hasta 1300r/min. En octubre de 1998, la nueva generación de turismos eléctricos desarrollada por Nissan se puso en funcionamiento en California, EE.UU. El motor de accionamiento utiliza material de neodimio, hierro y boro y el motor es de tamaño pequeño. Las especificaciones técnicas de los motores de accionamiento de vehículos eléctricos se muestran en la Tabla 2.
En los últimos años, el Laboratorio de Investigación de Ingeniería Eléctrica de Japón ha cooperado con otras empresas para lanzar un motor síncrono de imán permanente (Figura 1), que mejora la conductancia lateral del motor y aumenta el par del motor al 10%, el área de máxima eficiencia aumenta en un 10%. La eficiencia máxima máxima del motor puede alcanzar más del 97% y la eficiencia del área de trabajo principal puede alcanzar más del 93%.
2. Situación actual de los motores síncronos de imanes permanentes para vehículos eléctricos en Europa
En el proyecto francés de vehículos eléctricos VEDELIC, el fabricante de sistemas de propulsión para vehículos eléctricos de PSA, Moteurleroy-Somer, presentó el sistema de propulsión en 1997 Se ha mejorado el motor. El nuevo motor de accionamiento es un motor síncrono de imanes permanentes trifásico.
En comparación con el sistema de accionamiento de CC tradicional, el motor síncrono de imán permanente trifásico utilizado en Francia ha mejorado en los siguientes tres aspectos: ① La relación de densidad de potencia y la relación de densidad de par son mayores (2) Más; Alta eficiencia; ③ Fiabilidad mejorada y fácil mantenimiento. El automóvil híbrido Audi de tercera generación de Alemania utiliza un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) como motor de accionamiento. La velocidad máxima es de 12500 rpm y la potencia de salida máxima es de 32kW.
3. La situación actual de los motores síncronos de imanes permanentes para vehículos eléctricos en Estados Unidos
El desarrollo de los vehículos eléctricos en Estados Unidos fue posterior al de Japón. En los Estados Unidos, las estrategias de diseño y control de los motores de inducción son relativamente maduras, por lo que los motores de inducción son los principales motores de accionamiento de los vehículos eléctricos. Estados Unidos también ha realizado investigaciones sobre motores síncronos de imanes permanentes con resultados sobresalientes. El motor síncrono de imanes permanentes desarrollado por James. Goldie y Kevin. Nivel. El e de SatCon adopta la tecnología de devanado dual del estator, que no solo amplía el rango de regulación de velocidad del motor, sino que también utiliza eficazmente el voltaje del inversor, lo que resulta en una pequeña corriente de devanado y una alta eficiencia del motor. En la Tabla 4 se muestran las características de eficiencia del motor desarrollado por la empresa estadounidense SatCon a diferentes velocidades y potencias.