實(shí)現更高效率和轉速 電動(dòng)車(chē)新一代馬達向可變磁力方向發(fā)展

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

用一個(gè)馬達實(shí)現兩個(gè)馬達的特性

圖1：提高在高轉速區域馬達效率的方法

　　馬達的轉數存在極限的理由是因為隨著(zhù)轉數的增加，馬達內部的逆電動(dòng)勢、也即在與馬達旋轉相反方向上工作的電力也會(huì )增大。而逆電動(dòng)勢的大小與轉子磁力和線(xiàn)圈繞數的乘積成比例(注1)。由此，在高速區域提高馬達效率的做法大致分為以下兩種：根據轉數改變定子線(xiàn)圈繞數或根據轉速改變轉子磁力（圖1）。

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

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

最終目標是自由控制永久磁鐵的磁力

　　不過(guò)，近來(lái)直接改變轉子產(chǎn)生的磁力的方法開(kāi)始實(shí)用化。這種方法是在轉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。

圖2：可變磁力馬達和原有馬達的損失比較

　　關(guān)于可變磁鐵馬達的效果，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)確認在中高速區域較原來(lái)提高了7％左右。東芝已從2009年開(kāi)始將可變磁力馬達用于洗衣機。目前逐漸配備于電動(dòng)汽車(chē)的鋰離子充電電池最初也是先在筆記本電腦和手機領(lǐng)域確立基本技術(shù)后，然后才進(jìn)入車(chē)載用途的。作為電動(dòng)汽車(chē)的新一代馬達技術(shù)，今后可變磁力馬達的開(kāi)發(fā)成果將備受關(guān)注。