電動機控制漫談?當年發現通電導體在磁場運動時，人們想到了電動機可是當時沒有很好解決當線圈轉過平衡位置時，線圈會反向偏轉問題，最後在平衡位置振動後靜止這是1821年英國科學家法拉第首先發現，第一個把電力轉變為旋轉運動但是當時他并沒有真正發明電動機，下面我們就來聊聊關于電動機控制漫談?接下來我們就一起去了解一下吧!

電動機控制漫談

當年發現通電導體在磁場運動時，人們想到了電動機。可是當時沒有很好解決當線圈轉過平衡位置時，線圈會反向偏轉問題，最後在平衡位置振動後靜止。這是1821年英國科學家法拉第首先發現，第一個把電力轉變為旋轉運動。但是當時他并沒有真正發明電動機。

最先制成電動機的人，據說是德國的雅可比，他是第一個發明換向器的人，物理原來很簡單，每當線圈轉過平衡位置時候，換向器就改變電流方向，實現線圈連續轉到。不過他于1834年前後成了一種簡單的裝置：在兩個U型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電後，棒型磁鐵與U型磁鐵之間産生相互吸引和排斥作用 ，帶動輪軸轉動。後來，雅可比做了一具大型的裝置。安在小艇上，用320個丹尼爾電池供電，1838年小艇在易北河上首次航行，時速隻有2.2公裡，與此同時，美國的達文波特也成功地制出了驅動印刷機的電動機，印刷過美國電學期刑《電磁和機械情報》。但這兩種電動機都沒有多大商業價值，用電池作電源，成本太大、不實用。

直到第一台實用直流發動機問世 ，電動機才行了廣泛應用。1870年比利時工程師格拉姆發明了直流發電機，在設計上，直流發電機和電動機很相似。後來，格拉姆證明向直流發動機輸入電流，其轉子會象電動機一樣旋轉。于是，這種格拉姆型電動機大量制造出來。效率也不斷提高。與此同時，德國的西門子接制造更好的發電機，并着手研究由電動機驅動的車輛，于是西門子公司制成了世界電車。1879年，在柏林工業展覽會上，西門子公司不冒煙的電車赢得觀衆的一片喝彩。西門子電機車當時隻有3馬力，後來美國發明大王愛迪生試驗的電機車已達12—15馬力。但當時的電動機全是直流電機，隻限于驅動電車。

1888年南斯拉夫出生的美國發明家特斯拉發明了交流電動機。它是根據電磁感應原理制成，又稱感應電動機，這種電動機結構簡單，使用交流電，無需整流，無火花，因此被廣泛應用于工業的家庭電器中，交流電動機通常用三相交流供電。

1902年瑞典工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構想。

同步電動機工作原理同感應電動機一樣，由定子産生旋轉磁場，便轉子繞組用直流供電，轉速固定不變，不受負載影響。因此同步電動機特别适用于鐘表，電唱機和磁帶錄音機。

電動機發現到發明走了一個漫長時期，因為當一種科學成為技術，還需要人聽過仔細觀察，根據實際應有，找到一些技術上的突破。

由于人們普通對熱機動力汽車造成環境污染耿耿于懷，于是新能源汽車成為當今社會一個流行話題。

新能源汽車專用的電動機，通過從電池中獲取有限的能量産生動作，所以要求其在各種環境下的效率都要很好。因而，在性能上要求比一般工業用的電動機更加嚴格。适合作為電動汽車專用的電機需要滿足幾個特性：由高速化而生的小型輕量化(堅固性)、高效性(一次充電後的續駛裡程長)、低速大轉矩情況下的大範圍内的恒定輸出特性、壽命長以及高可靠性、低噪聲性和成本低廉。

但是現實中全部滿足以上幾個特性的電機還未被開發出來。目前更适于新能源汽車的電機是交流異步電機和永磁同步電動機。

異步電動機的控制系統:由于交流三相感應電機不能直接使用直流電，因此需要逆變裝置進行轉換控制。新能源汽車減速或制動時，電機處在發電制動狀态，給蓄電池充電，實現機械能轉換為電能。在新能源汽車上，由功率半導體器件構成的PWM功率逆變器把蓄電池電源提供的直流電變換為頻率和幅值都可以調節的交流電。三相異步電動機逆變器的控制方法主要有V/f恒定控制法、轉差率控制法、矢量控制法和直接轉矩控制法(DTC)。20世紀90年代以前主要使用前兩種控制方式，但是因轉速控制範圍小，轉矩特性不理想，而對于需頻繁起動、加減速的電動車并不适合。現在，後兩種控制方式目前處于主流的地位。

異步電動機的在現在電動汽車應用現狀。在美國，異步電動機應用的較多，這也被人為是和路況有關。在美國，高速公路已經具有一定的規模，除了大城市外，汽車一般以一定的高速持續行駛，所以能夠實現高速運轉而且在高速時有較高效率的異步電動機得到廣泛應用。在我國，随着高速公路規模的發展，交流異步電動機在新能源汽車上的應用也會越來越重要。

永磁同步電動機:在電機内建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場有兩種方法。一種是在電機繞組内通電流産生磁場，這種方法既需要有專門的繞組和相應的裝置，又需要不斷供給能量以維持電流流動，例如普通的直流電機和同步電機。另一種是由永磁體來産生磁場，這種方法既可簡化電機結構，又可節約能量。由永磁體産生磁場的電機就是永磁電機。

它利用永磁體建立勵磁磁場的同步電動機，其定子産生旋轉磁場，轉子用永磁材料制成。同步發電機為了實現能量的轉換，需要有一個直流磁場而産生這個磁場的直流電流，稱為發電機的勵磁電流。根據勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發電機，稱為他勵發電機，從發電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發電機。

永磁同步電動機有以下優點：功率因數大，效率高，功率密度大；結構簡單、便于維護，使用壽命較長、可靠性高；調速性能好，精度高；具有良好的瞬時特性，轉動慣量低，響應速度快；頻率高，輸出轉矩大，極限轉速和制動性能優于其他類型的電機；采用電子功率器件作為換向裝置，驅動靈活，可控性強；形狀和尺寸靈活多樣，便于進行外形設計；采用稀土永磁材料後電機的體積小、質量輕。

但是永磁同步電動機也有以下缺點：電機造價較高；在恒功率模式下，操縱較為複雜，控制系統成本較高；弱磁能力差，調速範圍有限；功率範圍較小，受磁材料工藝的影響和限制，最大功率僅為幾十千瓦；低速時額定電流較大，損耗大，效率較低；永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降或發生退磁現象，将降低永磁電動機的性能，嚴重時還會損壞電動機，在使用中必須嚴格控制，使其不發生過載。永磁材料磁場不可變，要想增大電機的功率，其體積會很大；抗腐蝕性差；不易裝配。

永磁電機作為驅動電機的優越性:

①轉矩、功率密度大、起動力矩大。永磁電機氣隙磁密度可大大提高，電機指标可實現最佳設計，使得電機體積縮小、重量減輕，同容量的稀土永磁電機體積、重量、所用材料可以減輕30%左右。永磁驅動電機起動轉矩大，在汽車啟動時能提供有效地啟動轉矩，滿足汽車的運行需求。

②力能指标好。Y系列電機在60%的負荷下工作時,效率下降15%,功率因數下降30%，力能指标下降40%。而永磁電機的效率和功率因數下降甚微,當電機隻有20%負荷時,其力能指标仍為滿負荷的80%以上。同時永磁無刷同步電機的恒轉矩區比較長,一直延伸到電機最高轉速的50%左右,這對提高汽車的低速動力性能有很大幫助。

③高效節能。在轉子上嵌入稀土永磁材料後,在正常工作時轉子與定子磁場同步運行,轉子繞組無感生電流,不存在轉子電阻和磁滞損耗,提高了電機效率。永磁電機不但可減小電阻損耗,還能有效地提高功率因數。如在25%-120%額定負載範圍内永磁同步電機均可保持較高的效率和功率因素。

④結構簡單、可靠性高。用永磁材料勵磁,可将原勵磁電機中勵磁線圈由一塊或多塊永磁體替代,零部件大量減少,在結構上大大簡化，改善了電機的工藝性,而且電機運行的機械可靠性大為增強,壽命增加。轉子繞組中不存在電阻損耗,定子繞組中幾乎不存在無功電流，

永磁電機應用現狀

稀土永磁電機的設計理論、計算方法、檢測技術和制造工藝正不斷地完善和發展,永磁材料的性能和可靠性正不斷地提高。電力電子技術、大規模集成電路和計算機技術的快速發展也對永磁驅動電機的發展起到了積極的促進作用。随着未來混合動力汽車和純電動汽車的快速發展,永磁驅動電機将迎來一個更為快速發展的時期,其發展趨勢也将呈現以下特點:高功率密度、高轉矩密度、高可控性、高效率、高性能、高價格比等,以滿足混合動力汽車和純電動汽車的實際需求。

綜上所述，電動機發現帶現在新能源汽車開發，人類在不斷改進各自技術，讓科學轉化成科技，然後變成一種實用的成熟技術走進我們的生活。

于是，我想到一個問題電磁炮發現也是在電動機這一原理下誕生的。19世紀，英國科學家法拉第發現了法拉第電磁感應定律，該定律表明磁場中的電荷和電流會受到洛侖茲力的作用，即位于磁場中的導線在通電時會受到一個力的推動，同時，如果讓導線在磁場中作切割磁力線的運動，導線上也會産生電流。

20世紀初，有人提出利用洛侖茲力發射炮彈的設想。在兩次世界大戰中，法國、德國和日本都曾研究過電磁炮。第二次世界大戰以後，其他國家也進行過這方面的研究。

1845年，查爾斯·惠斯通制作出了世界第一台磁阻直流電動機，并用它把金屬棒抛射到20米遠。此後，德國數學家柯比又提出了用電磁推進方法制造"電氣炮"的設想。

第一個正式提出電磁發射/電磁炮概念并進行試驗的是挪威奧斯陸大學物理學教授伯克蘭。他在1901年獲得了"電火炮"專利。1920年，法國的福瓊·維萊普勒發表了《電氣火炮》文章。幾乎同時，美國費城的電炮公司研制了用于火炮的電磁加速器。二戰期間，在軍事需求的刺激下，德國、日本都研制過電磁炮。德國的漢斯萊曾将10克彈丸用電磁炮加速到1.2公裡/秒的初速。

20世紀70年代初，澳大利亞國立大學建造了第一台電磁發射裝置，将 3克重的塑料塊（炮彈）加速到6000米/秒的速度。此後，澳、美科學家制造了不同類型的實驗樣機，并進行過多次發射實驗。用單極發電機供電的電磁炮，已能把318克重的炮彈加速到4200米/秒的速度。磁通壓縮型電磁炮已能将 2克重的炮彈加速到11000米/秒的速度。

1980年，美國西屋公司為“星球大戰”建造的實驗電磁炮把質量為300克的炮彈加速到了每秒約4千米，而在真空中，這個速度還可提高到每秒8~10千米。

1992年，美國已把一門口徑90毫米、炮口動能9兆焦的電磁炮樣炮推到尤馬靶場進行試驗。電磁炮從實驗室到靶場說明，電源小型化技術已有所突破。

電磁炮在不僅僅用來做武器，還可以廣闊應用，據說我國航母彈射器就采用了這一技術。我一直有一種預感，雖然電磁炮技術進一步成熟，能不能作為一種汽車動力系統呢。如果這種技術能夠突破，新能源汽車的動力遠遠超過傳統的燃油動力汽車，隻是目前還隻能是一種設想。汽車磁場系統和作為驅動的磁炮與與傳統曲軸系統會發生革命性變化，直接讓磁場作用一種對旋轉體直接作用，減少曲軸消耗點機械能，對于飛輪挑戰具有很大挑戰性。

如何來實現，也是人類一個挑戰！

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