實(shí)現(xiàn)更高效率和轉(zhuǎn)速 電動(dòng)車新一代馬達(dá)向可變磁力方向發(fā)展

　　作為新一代電動(dòng)汽車中的馬達(dá)技術(shù)，可變磁力馬達(dá)備受關(guān)注。可變磁力馬達(dá)是根據(jù)馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)改變馬達(dá)內(nèi)部產(chǎn)生的磁力的技術(shù)。由此，可進(jìn)一步提高馬達(dá)的效率和輸出功率。目前的馬達(dá)包括使用永久磁鐵的永久磁鐵馬達(dá)、不使用永久磁鐵的感應(yīng)馬達(dá)和磁阻馬達(dá)。為了使車載馬達(dá)在低速區(qū)域也能實(shí)現(xiàn)高扭矩，目前普及的是將永久磁鐵嵌入轉(zhuǎn)子的永久磁鐵馬達(dá)。不過(guò)，有助于提高低速區(qū)域扭矩的永久磁鐵的磁力會(huì)隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)的增加，逐漸成為阻礙轉(zhuǎn)速提高的阻力。以往的永久磁鐵馬達(dá)為解決這個(gè)問(wèn)題，通過(guò)控制流經(jīng)定子線圈的電流來(lái)提高轉(zhuǎn)速，但這種方法存在極限，而且還存在在高轉(zhuǎn)速區(qū)域效率會(huì)下降的問(wèn)題。

用一個(gè)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)馬達(dá)的特性

圖1：提高在高轉(zhuǎn)速區(qū)域馬達(dá)效率的方法

　　馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)存在極限的理由是因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)數(shù)的增加，馬達(dá)內(nèi)部的逆電動(dòng)勢(shì)、也即在與馬達(dá)旋轉(zhuǎn)相反方向上工作的電力也會(huì)增大。而逆電動(dòng)勢(shì)的大小與轉(zhuǎn)子磁力和線圈繞數(shù)的乘積成比例(注1)。由此，在高速區(qū)域提高馬達(dá)效率的做法大致分為以下兩種：根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)改變定子線圈繞數(shù)或根據(jù)轉(zhuǎn)速改變轉(zhuǎn)子磁力（圖1）。

　 安川電機(jī)是采用通過(guò)改變線圈繞數(shù)的方法來(lái)推進(jìn)馬達(dá)產(chǎn)品化的企業(yè)。該公司開(kāi)發(fā)的方法是將定子線圈分成2個(gè)，根據(jù)轉(zhuǎn)速區(qū)域的不同區(qū)分使用不同的線圈。線圈的區(qū)分使用通過(guò)切換電路的電子開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)在低速區(qū)域使用兩個(gè)線圈、在高速區(qū)域只使用1個(gè)線圈，可提高轉(zhuǎn)速和高速區(qū)域的效率。能實(shí)現(xiàn)宛如一個(gè)馬達(dá)中擁有用于低速和高速區(qū)域的兩個(gè)馬達(dá)的效果。

　 在其他著眼于定子線圈的方法中，還有一種是在定子上安裝輔助線圈作為電磁鐵使用的方法。伴隨著馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)的增加，不斷控制電磁鐵的磁力使之逐漸削弱來(lái)自轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的磁力，從而提高效率和轉(zhuǎn)速。

最終目標(biāo)是自由控制永久磁鐵的磁力

　　不過(guò)，近來(lái)直接改變轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁力的方法開(kāi)始實(shí)用化。這種方法是在轉(zhuǎn)子使用的永久磁鐵上組合使用固定磁鐵和可變磁鐵?？勺兇盆F通過(guò)從外部施加磁場(chǎng)，可進(jìn)行磁化或消磁動(dòng)作。目前東芝正在開(kāi)發(fā)使用可變磁鐵的方式。東芝在可變磁鐵中使用了釤鈷磁鐵?？勺兇盆F的磁化和消磁通過(guò)在定子上流過(guò)的短脈沖電流實(shí)現(xiàn)。

圖2：可變磁力馬達(dá)和原有馬達(dá)的損失比較

　　關(guān)于可變磁鐵馬達(dá)的效果，東芝就高效率化介紹說(shuō)，用于HEV時(shí)可較原來(lái)減少約7％的損失，用于EV時(shí)可減少約20％（圖2）。另外，輸出功率方面，已經(jīng)確認(rèn)在中高速區(qū)域較原來(lái)提高了7％左右。東芝已從2009年開(kāi)始將可變磁力馬達(dá)用于洗衣機(jī)。目前逐漸配備于電動(dòng)汽車的鋰離子充電電池最初也是先在筆記本電腦和手機(jī)領(lǐng)域確立基本技術(shù)后，然后才進(jìn)入車載用途的。作為電動(dòng)汽車的新一代馬達(dá)技術(shù)，今后可變磁力馬達(dá)的開(kāi)發(fā)成果將備受關(guān)注。