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发表于 2007-4-30 15:10:01
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(一)、行业技术代表
电动自行车经过将近十年的发展,积聚了一批技术专家及研究团体。目前在行业公认的关键技术研究企业是:铅酸蓄电池以上海的“海宝”、沈阳的“松下”、浙江的“天能”“超威”为代表,锂电以天津神力为代表;电机以台州新大洋,新莹电机为主;控制品以溧水电子、无锡纽威,松正为主。在2005年 11月28日,中国自行车协会在京召开六届三次理事长会议。同意授予马贵龙教授“电动自行车首席专家”称号。
(二)、行业技术现状
1、行业关键技术
(1)、电机
电动自行车主要有电机和控制器,蓄电池和充电器四大电气部件与车体构成,其中电机和控制器是最重要的配件,它们性能的优劣基本上决定了电动车的性能和档次。根据市场调查,当前中国市场上使用比例最高的是有刷无齿电动机,采用后轮轮毂直接安装的方法,它的优势在于结构简单、制造方便、成本低廉、维修便利。目前,电动自行车所使用的电机几乎全部为稀土永磁电机,大致可分为有刷直流电机和无刷直流电机,其中有刷电机包括盘式高速有刷电机+齿轮减速器以及低速直接驱动有刷电机。而无刷电机绝大部分为低速直接驱动型,个别采用高速无刷电机+齿轮减速型。下面着重阐述前三种电机。
①、盘式高速有刷直流电机+齿轮减速器
这种驱动电机根据电机本体的绕组型式不同有印制绕组和线绕式绕组电机之分,印制绕组高速有刷直流电机简称为印制电机。印制电机+齿轮减速器是本次电动自行车热潮前期普遍采用的一种驱动形式,其设计技术和制造设备多为引进国外的。盘式高速有刷电机和齿轮减速器构成电动轮毂,开始阶段为半轴式,以后逐渐过渡到通轴式。印制电机设计技术和制造技术是成熟的,后来为延长换向器寿命和提高效率,逐步被线绕盘式高速有刷电机所取代。直到现在,有部分公司仍采用这种线绕盘式高速有刷电机+齿轮减速器构成的电动轮毂,其原因是认为该电机加速快,爬坡能力强。
无论是印制电机还是线绕式高速有刷电机构成的电动轮毂,普遍存在着以下不足之处:
ⅰ、因为电机转速一般在3000~4000r/min,换向器和电刷间的磨损较为严重,导致电机寿命短,效率低。
ⅱ、电动轮毂结构复杂,维护、维修周期短,而且需要由专业人员进行。
ⅲ、这种电动轮毂运行一定时间后,因齿轮磨损会产生较大的振动和噪声。
ⅳ、该电动轮毂制造工艺复杂,成本高。为降低振动和噪声,需提高齿轮的加工精度,这自然加大了制造成本。
②、低速有刷直流电机
用于电动自行车的低速有刷直流电机是上世纪九十年代中期面世的,但直到最近3~4年才获得普遍应用。其原因在于这种电机用在电动自行车上省去了加工复杂且需经常维护的齿轮减速器,降低了振动和噪声,也延长了电机的维修周期,其寿命也比高速有刷直流电机有所增加,在加上起动、加速较为平稳,所以这种驱动电机很快被人们所接受。但是从技术和发展的观点来看,它存在以下缺陷:
ⅰ、毕竟这种电机仍存在着换向器和电刷,它们之间有机械磨损,所以需定期更换电刷,定期维护。
ⅱ、因为存在换向器和电刷间的机械损耗、接触损耗以及电损耗,所以在使用同样材料的情况下,其效率较低。
ⅲ、为了提高电机效率,这种低速有刷电机应用了较多的永磁体、硅钢片和铜材,且工艺复杂,制造成本较高。
ⅳ、体积大,重量较重。
③、低速无刷直流电机
低速无刷电机在电动自行车上的应用在本次电动自行车热潮开始之初已出现,当时占有一定的市场份额。鉴于国内外均认为无刷电机是未来电机的发展方向,而且它和有刷电机相比,的确也显现出一定的优势。所以当时很多使用盘式高速有刷电机+齿轮减速器的厂商拟准备在大约3年内全部更换为永磁无刷电机。但在更换过程中,出现了两个问题,其一为成本价格高,原因在于电机本体主特材料用量较多,且工艺复杂。相对应的控制器也很复杂,功率元器件较多,其成本难以降低,这对整车厂商一时难以接受。其二是控制器故障率较高,维修需要有较高的专业技术水平。这不要说对消费者,就是对整车厂也是一个不小的难题。鉴于此,原准备用无刷电机代替有刷电机的厂商纷纷走回头路,仍用有刷电机。这也是低速有刷电机很快推广的原因之一。
无刷电机和有刷电机相比有以下优势:
ⅰ、在功率、转速和使用同等材料的前提下,效率高,功率密度高,体积小,重量轻。
ⅱ、因为无刷电机用电子换向代替了有刷电机的机械换向,所以寿命长,免维护,且降低了噪声,增加了可靠性。
ⅲ、电机结构、工艺简单,在性能指标相同的条件下,电机本体的成本较有刷电机低。
其不足之处有以下两点:
ⅰ、其控制器复杂,维修技术水平要求较高。
ⅱ、起动加速没有有刷电机平稳,在某区间有可能产生振动和噪声。但时间较短,不影响骑行,在全速运行时,则很平稳。从理论上讲,产生这种现象的原因很多,其中之一是实际换向时刻和理论有偏差。只要调整控制器相关参数,电机本体采取一些措施,起动加速过程中的振动和噪声可大幅降低。
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待续中………… |
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