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电机的起源和种类,及目前市场状况分析

日期:2016-11-21 浏览量:0  次 来源:德普瑞工业品商城
电动机是一项伟大的发明,在人类社会发展中使用工具,能量动力。是发展程度的标志,发电机、电动机使人类社会发展中脱离了人力畜力及水力火力的现场,经电力线传送动力到一切应用动力的地点,是生产力发展的巨大动力源,是电力工业成为可能的基础,支撑着我你的现代生活的方方面面。

电动机是一项伟大的发明,在人类社会发展中使用工具,能量动力。是发展程度的标志,发电机、电动机使人类社会发展中脱离了人力畜力及水力火力的现场,经电力线传送动力到一切应用动力的地点,是生产力发展的巨大动力源,是电力工业成为可能的基础,支撑着我你的现代生活的方方面面。

电机的概述

电机(英文:Electric machinery,俗称“马达”)是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M(旧标准用D)表示。它的主要作用是产生驱动转矩,作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示,它的主要作用是利用电能转化为机械能。

电机的起源

电机起源于英国1821年,英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。而最先制成电动机的人,据说是德国的雅可比。当时由一个叫”雅可比“的发明直流发动机,此后电机不断被改进,更新;1879年,在柏林工业展览会上,西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当时只有3马力,后来美国发明大王爱迪生试验的电机车已达12—15马力。但当时的电动机全是直流电机,只限于驱动电车。,在1888年的时候,由南斯拉夫裔美国"特斯拉"发明了交流电动机,直到第一台实用直流发动机问世 ,电动机才行了广泛应用(多用于家庭电器)。

电机的种类

时至今日,电机的应用广泛于人类生活当中无所不在的领域,小到电动玩具车,大到自动化机械等等。经过200多年的发展经历,改进,电机的种类也越来越多,越来越先进,在这里给大家普及一下电机的种类!

电机的分类

按常规的方式分类,分为以上三大类,大中微型

电机的详细划分

按结构和原理来细分化

所有电机的类型

所有电机类型区分化

由于未来几年新能源汽车市场将持续走好,该领域市场潜力将会逐渐释放,电机控制器市场规模也将逐渐提升。综合技术和市场趋势分析,未来,车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。


本篇中我们将继续分析新能源汽车核心零部件中另一重要领域——电机控制器。

电机的技术

电池技术、电机驱动及其控制技术、能量管理技术以及电动汽车整车技术为电动汽车四大关键技术。电控系统用于控制电池、电机等组件,其功能包括:电池管理,发动机、电动机能量管理等。电控系统由ECU等控制系统、传感器等感应系统、驾驶员意图识别等子系统组成。电控系统的材料成本占比不高,但需要经过多次试验才能掌握关键算法,尤其是混合动力汽车涉及油、电混合的控制策略,技术壁垒较高。


电机控制器作为连接电池与电机的电能转换单元,是电机驱动及控制系统的核心,主要包含IGBT功率半导体模块及其关联电路等硬件部分以及电机控制算法及逻辑保护等软件部分。


电机驱动控制系统(包括驱动电机和电机控制器)是主要执行结构,控制和驱动特性的主要性能指标。


一般来讲,电机控制器的主要由如下几部分组成:

1、电子控制模块(ElectronicController)包括硬件电路和相应的控制软件。硬件电路主要包括微处理器及其最小系统、对电机电流,电压,转速,温度等状态的监测电路、各种硬件保护电路,以及与整车控制器、电池管理系统等外部控制单元数据交互的通信电路。控制软件根据不同类型电机的特点实现相应的控制算法。


2、驱动器(Driver)将微控制器对电机的控制信号转换为驱动功率变换器的驱动信号,并实现功率信号和控制信号的隔离。

3、功率变换模块(PowerConverter)对电机电流进行控制。电动汽车经常使用的功率器件有大功率晶体管、门极可关断晶闸管、功率场效应管、绝缘栅双极晶体管以及智能功率模块等。


电机应用在汽车

目前,电动汽车电机控制器多采用三相全桥电压型逆变电路拓扑,部分产品前置双向DC/DC变换器,以增大电机端输入交流电压,提升高转速下的输出功率,降低电机设计与生产成本。传统控制器中直流支撑电容器体积庞大、耐高温性能较差。为减小直流支撑电容器体积甚至取消直流支撑电容器,新型变换器电路拓扑和控制方法成为电动汽车应用研究的新热点,但尚处于实践探索阶段。目前电动汽车用变流器的研发重点仍然多集中在电力电子集成方面。


综合技术和市场趋势分析,未来,车用驱动电机系统的三个技术发展方向是永磁化、数字化和集成化。

1、永磁化指永磁电机具有功率密度和转矩密度高、效率高、便于维护的优点。目前电机永磁化趋势正凸显,一览众咨询数据显示,永磁同步电机在我国新能源汽车中的使用占比已超过90%。

2、数字化包括驱动控制的数字化、驱动到数控系统接口的数字化和测量单元数字化。用软件最大程度地代替硬件,具有保护、故障监控、自诊断等其他功能。

3、集成化主要体现在两个方面:1)电机方面:电机与发动机总成、电机与变速箱总成的集成化;2)控制器方面:电力电子总成(功率器件、驱动、控制、传感器、电源等)的集成化。未来把电机、减速机、控制器一体化,是一种趋势,不仅减小了体积,更使得产品更加标准化。


汽车电机的市场

由于未来几年新能源汽车市场将持续走好,该领域市场潜力将会逐渐释放,电机控制器市场规模也将逐渐提升。目前客车电机控制器价格一般为3~5万元,乘用车电机控制器价格一般为0.6~1.5万元。通过测算,一览众咨询预计到2020年,国内新能源汽车电机控制器的市场规模将超过150亿元。(详细测算依据见一览众咨询出版的《2016-2020年中国新能源汽车电机及控制器市场投资报告》)。


供应链方面,电机控制器的开发包括软、硬件设计。核心软件一般由整车厂研发,硬件和底层驱动软件可选择由汽车零部件厂商提供。我国控制器硬件水平与国外存在一定差距,产业化能力相对不足。大部分企业推出量产电动汽车产品时更倾向于选择国外整车控制器硬件供应商。另外,控制器基础硬件、开发工具等基本依赖进口。


企业类型方面,目前主流电机控制企业主要分为两类:一类是电动汽车整车企业,其生产的电动汽车电机控制器一般供给其整车产品;另一类是电动汽车零部件企业,其生产的电动汽车电机控制器一般供给特定或非特定的整车企业。


在乘用车领域,整车企业通常具备较强的综合实力,通常自主研发生产电动汽车电机控制器,或者以自主研发生产为主,适当采购零部件企业的产品为辅;在客车领域,整车企业通常电机控制器研发经验不足,一般选择外购电动汽车电机控制器,少数规模较大的整车企业会选择自主研发生产或者自主研发生产与外购相结合的方式。


虽然国内外控制器技术存在差异,但从2015年开始,新能源汽车产品类型多样化,对不同的控制器需求更加丰富。单从数量来看,目前我国电动汽车电机控制器市场主要由国产品牌占据,外资产品因其价格较高等原因,在市场的培育和初期发展阶段所占份额较小。


电机的企业

目前国外新能源汽车以混合动力为主,采用为永磁同步电机及控制器。电机控制器生产企业主要有日立、博世、福特、通用、UQM电机、ACPROPULSION、ENOVA电机、SKF/斯凯孚TECO/东元和ElectroCraft 电机的种类 电机的应用

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