电动汽车理论与设计(电动汽车电机综述)

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1、.电动汽车电机综述摘要：电驱动系统是电动汽车的核心与关建部件之一。电动汽车驱动电机与传统电机相比工作环境复杂、要求高，需要先进的设计与制造技术的支撑，而且电动汽车驱动电机是一个高技术含量的新产品，与传统内燃机汽车相比，电动汽车在国内外处于产业化初期阶段，与之相关的高新技术与产品还依赖于配套供应商的支持，尚未形成新的工业体系。汽车动力电气化是汽车技术发展的趋势，电机驱动系统作为电动汽车的主要零部件具有巨大的市场和美好的前景[1]。关键词：电动汽车；车用电机；新型电机技术；1.引言电动汽车电机与传统电机

2、相比工作状态与工作环境都更加复杂，它要求一个电机既作为发电机，又作为电动机工作，而且工作在整个速度与转矩平面上；要求电机系统具有高的功率密度、宽的高效工作区；并且还必须抗振、低噪音、可靠性好，价格低[2-3]。2.电动汽车电机的类型与特点电动汽车电机系统与普通工业电机系统不同，要求高功率密度、高效率、高可靠性、低成本和宽的环境适应性。因此传统的电机不能满足电动汽车用电机的要求。目前，电动汽车驱动用电机主要有直流电机、感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。通过表1，可以先大致了解下4种较为典型的电动机

3、的性能特性。表14种典型电动机的性能特性性能及类型直流电动机感应电动机永磁同步电动机开关磁阻电动机转速范围/rpm4000~600012000~200004000~10000>15000功率密度低中高较高电动机重量重中轻轻电动机体积大中小小可靠性一般好优良好结构坚固性差好好好控制器成本低高高一般...（1）直流电机早期开发的电动汽车多采用传统的直流电机，电池储存电能，电能是以直流电的方式从电池输出经过转换器传至电动机。直流电动机按有刷直流电动机和无刷直流电动机区分，有刷直流电动机因维护不方便被无刷直

4、流电动机取代，根据电动汽车对电动机的技术要求，直流电动机能够满足电动汽车运行的基本需求，另外，无刷直流电动机也不需要用户在用车期间去考虑它的维护问题，基于这样的特性，无刷直流电动机已成为入门级电动汽车所使用的最为普遍的一种类型。之所以说它是入门级电动机的首选是因为这种电动机自身也存在一些弊端，这些弊端会成为阻碍它在电动汽车行业里的发展。直流电动机的转速范围不算宽泛，而且最高转速仅为6000rpm左右，这样的转速属性很难满足电动汽车的工况需求，所以，有些厂商通过为其匹配二级减速器或具备一定传动齿比范围

5、的CVT变速箱来弥补直流电动机在转速方面的短处。显然，这样的技术结构在空间布置以及重量控制方面对整车的设计都有不利的影响。当然，也可以只为电动机匹配一个单级减速器，但车辆的动力性能以及最高车速都会受到影响。（2）感应电机感应电机效率高(90％以上)，比功率较大(接近1kW／kg)，运行可靠，调速范围宽，功率容量覆盖面广，产业化基础好，价格便宜；在电动汽车上广泛应用。克莱斯勒汽车公司A-ClassElectric，福特汽车公司的RANGEREV、ThinkCity，日本Nissan汽车公司FEV，法国

6、雷诺汽车公司ClioElectric，意大利菲亚特汽车公司SeicentoElettra，韩国现代汽车公司的Santa...Fe燃料汽车甚至连特斯拉都采用感应电机驱动控制系统。目前在美国仍然是电动汽车驱动系统的主流产品。我国一汽、东风混合动力客车，北京清源纯电动客车，清华燃料电池客车均采用的是感应电机方案。因为变频调速是电动机首先要具备的功能，因为，电动汽车的车轮由电动机和差速器组成的传动机构进行驱动，电动机本身的转速范围即可满足车辆的行驶需要，因此，从技术结构来看，变速箱不再是整个动力系统的必要装

7、置，但是，在变频调速的性能方面，还是对电动机提出了较高的要求，另外，倒车也是日常驾驶时经常遇到的问题，所以，还需要电动机能够自如的在正反转状态间切换。（3）永磁同步电机永磁同步电机比功率大(超过1KW／kg)，效率高(达97％)，在电动轿车上占有优势。尤其在日本得到普遍应用，是日系电动汽车的主流驱动系统。如Toyota的Prius，Honda的CIVIC，Honda的Insight，Nissan的Altra都使用的是永磁同步电机。我国一汽、二汽混合动力轿车、同济大学燃料电池轿车采用的是永磁同步方案。

8、永磁同步电机从磁钢在电机中的安放方式又可内置式和表贴式，下图则是永磁同步电机的组成示意图。...内置式永磁同步电机也称为混合式永磁磁阻电机。该电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，磁阻转矩的存在有助于提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行。得到越来越大的重视，如丰田Prius驱动电机，福特Escape，Eaton客车均采用了此方案。此外，下图几款车型也使用了永磁同步电机。...（4）开关磁阻电机开关磁阻电机的转子由矽钢片迭成，结构简单，特别