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三电平、双转子、支撑绕组 DeepDrive高扭矩电机解构!

来源:利来最老牌网站  时间:2025-11-09 00:37:56  点击:120次

  此前,宝马宣告与DeepDrive公司协作,一起开发一款集成了双转子技能的新式电动机。双转子电机比较仅有单转子电机,能大大的进步扭矩密度和功率。

  此前各家研制的轴向双转子电机虽功能好但制作杂乱,难以大规模运用。而径向双转子电机虽能选用老练制作工艺,但定子发生的扭矩支撑是未处理的技能难题,现有计划要么添加重量和损耗,要么资料和结构受限。本期内容主要是详细来看看DeepDrive的这款径向双子电机都用了哪些技能。

  DeepDrive双转子电机的定子选用“无轭”规划,仅保存极少量轭部用于机械衔接,电磁上无需周向磁回路闭合,大幅减轻重量并下降铁损。望文生义双转子电机包含内转子和外转子,两者都是环形基体(用于导磁)和一起中轴线,环形基体上装有多个永磁体,每个永磁体在横截面对应环形基体的特定视点段,且这些视点段沿轴向在圆周方向偏移,使永磁体发生与中轴线斜向的磁场,表里转子的磁场斜向与各自的旋转方向共同。

  其背面的原理是,径向双转子电时机因轴向磁场改变发生磁场畸变,导致磁场最大值偏移和扭矩下降,而DeepDrive经过抗扭绕组和斜向安置的永磁体组合处理这一个问题。

  抗扭绕组的导条沿螺旋线安置并在两头衔接,构成相似骨架的结构,能传递扭矩,其发生的磁场在电机轴向中心最强、两头削弱且有切向畸变。而永磁体经过轴向偏移构成斜向磁场,与绕组的螺旋方向匹配,可抵消磁场畸变带来的扭矩丢失,甚至能进步约10%的扭矩。

  此外,转子选用软磁实心资料,永磁体可分红多个轴向段(每段按必定视点偏移)或制成平行四边形等形状,经过调整歪斜视点优化磁场。定子的抗扭绕组由表里两层导条组成,每层厚度为单个导条厚度,导条改变规划使遍地横截面共同,能均匀受力。

  定子铁芯由叠片组成,叠片上的槽经过旋转堆叠构成螺旋状,习惯导条安置,槽的宽度规划能让导条顺畅刺进并均匀支撑扭矩。还有支撑设备与绕组端部构成锁合,将扭矩传递到固定基座,支撑设备可用导热资料,还能辅佐散热。这种电机很合适轿车轮毂驱动,能减轻重量、进步扭矩密度,完成高扭矩,无需变速箱直接驱动车轮,甚至能代替后轮制动,经过功用整合进步功能和经济性。

  ◎转子是实心转子结构,其双转子都是由实心铁或铁合金制成,不是传统的叠片结构,这样可显着下降涡流损耗。永磁体是表贴式设备,经过优化气隙磁场散布,削减磁通走漏和铁损。

  ◎定子用的是无轭技能,选用无轭规划,仅保存极少量轭部用于机械衔接,电磁上无需周向磁回路闭合,大幅减轻重量并下降铁损。

  ◎绕组用的是自支撑绕组,绕组线沿定子槽螺旋摆放,内层与外层螺旋方向相反,端部经过焊接或钎焊衔接,构成高改变刚度的自支撑绕组,可直接传递扭矩,无需额定机械固定设备。

  另一要害组件是三电平逆变器电路,其负载输出端衔接电机,将输入的直流电压转换为多相沟通电压以驱动电机。该逆变器选用可控拓扑(如T型中点钳位TNPC架构),包含表里两级驱动桥臂。

  外桥臂供给正/负电压电平,内桥臂(中点支路)发生中心电平。逆变器装备运转形式调理设备,可根据体系总功率动态切换二电平(2L)与三电平(3L)作业形式。

  ◎在低负载时启用3L形式,运用其谐波失真(THD)低的特性,削减电机转子中的涡流损耗(降幅超75%)。

  ◎在高负载时切换至2L形式,下降逆变器导通损耗。功率优化根据实时监测的相电流、温度、转速等参数,经过离线核算或查表完成形式决议计划。

  此外,逆变器可选用混合拓扑,外桥臂运用IGBT或SiC MOSFET,内桥臂运用SiC/GaN MOSFET以优化开关损耗。

  其实DeepDrive的冷却计划计划是风冷+外部水冷的计划,经过转子的离心力进行自动的空气循环,经过气隙的轴向气流冷却定转子。由于表里转子的原因无法设置水套,DeepDrive的做法是在绕组端部方位做水冷罩,也便是上述说到的支撑设备,这样电机和电控还能同享冷却通道。

  除了冷却这种双转子的方位传感器怎样做的也是个问题,DeepDrive给出的计划中心主要是在于经过磁通耦合结构完成转子方位的检测。

  详细而言其视点传感器的中心组件包含:一个作为磁场传感器(如霍尔传感器)的传感元件,该元件具有丈量输入端。以及两个与丈量输入端磁耦合且从传感元件伸出的耦合元件。每个耦合元件由接连导磁资料(如退火软磁铁或镍铁合金Permalloy)制成,并在远离传感元件的一端设有丈量抽头,用于从电机气隙或磁极邻近捕获磁通量。

  耦合元件一般呈针状或线状,其丈量抽头可扩大为钉头状以添加磁通捕获面积。这些元件将捕获的磁通从径向引导至轴向,传递至传感元件。传感器全体经过载体结构(如PCB电路板、专用壳体或电机定子)固定于双转子电机上。载体设有准确的设备接口和通孔,保证耦合元件能自对准刺进并固定在预订方位(如接近定子或气隙),其丈量抽头与转子磁极坚持极小轴向间隔(一般≤1mm),以直接捕获电机扭矩生成部件的磁场,而非依靠额定信号源。

  关于双转子电机,传感器安置需习惯其共同结构。耦合元件分置于定子两边,别离捕获表里转子的磁场。优选计划选用两个相位差90°的视点传感器,一个丈量正弦磁通重量,另一个丈量余弦重量。经过核算两者的横竖切值可准确解算转子视点,并运用后续的PLL锁相环电路优化视点信号,消除谐波搅扰。

  整个传感器体系可与电机逆变器集成于同一PCB上,经过AD转换器将模仿磁通讯号数字化,结合电流、温度等参数进行实时校对。