电动汽车专用电机介绍

1、电机研究电动汽车电动机的要求：1. 市区行驶，需频繁启动、停车、加速、减速，要求电动汽车电机有很好的转矩控制动态性能。2. 在市区与市郊两种工况下，要求电动汽车电机既能工作在恒转矩区，又能工作在恒功率去区，恒转矩运行满足启动和爬坡，恒功率运行满足高速行驶。3. 为尽可能延长续航里程，要求电动汽车电机能够在大范围内保持高效率运行，并尽可能地提高其功率密度，实现小型轻量化。4. 由于运行环境复杂，要求电动汽车电机具有高可靠性。5. 瞬时功率高，有一定的过载能力，一般要求45倍的过载能力，满足加速和爬坡需要。6. 考虑到乘员的舒适性，电动汽车电机要求低噪音。为了便于普及，还要求低成本。电动汽车专用电

2、动机分类表任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应这个基础上的。1 直流电动机（1）电励磁式基本结构：直流电动机由定子（固定部分）与转子（旋转部分）两大部分组成，定子与转子之间有空隙，称为气隙。定子包括机座、主磁极、换向极、端盖、电刷等装置。转子也叫电枢，由绕组线圈、电枢铁芯、换向器、电枢轴定组成，它的作用是通电后在磁场中受力产生电磁转矩。其中换向器是直流电动机的特有部件，其与电刷配合，实现电枢绕组的电流换向。气隙不是实物部件，只是定子磁极与转子电枢之间自然形成的缝隙，气隙中的磁场是电动机进行能量转换的媒介。电励磁式直流电动机结构图基本原理：直流电动机基本原理可参考如下物理模型图直流电动机

3、物理模型图励磁方式：电励磁式是给励磁绕组供电，产生磁场的方式。根据供电方式不同，可分为他励和自励。而自励又分为并励、串励、和复励三种。四种电励磁方式其中着重强调下他励式，其特点是励磁线圈与转子电枢的电源分开，如此一来可通过分别控制电动机的励磁电流和电枢电流，来实现对他励电动机的各种控制。他励直流电动机具有良好的线性特征和稳定的输出特性，能实现在减速和制动时的能量回收，是电动汽车直流驱动的首选电动机。四种不同电励磁式直流电动机机械特性比较优点：首先，通过对电枢电流的控制，可以非常简单地实现对转矩的线性控制；其次，通过改变励磁绕组的电流，可以很容易实现弱磁，从而是高速运行简单可行；并且有着较高的运

4、行效率。缺点：首先，由于换向器和电刷属于易磨损器件，所以需要定期维护和更换，而这点造成使用上的不便。其次，同等功率下直流电动机体积比较大，所以多用于小型汽车，小功率的情况下。（2） 永磁式永磁直流电动机分为永磁有刷直流电动机和永磁无刷直流电动机，它们与电励磁式直流电动机最大的区别在于励磁方式。1. 永磁有刷直流电动机只要把电励磁式直流电动机中，带励磁绕组的定子主磁极用永磁体代替，便为永磁有刷直流电动机，这种直流电动机同样存在着转子电枢绕组的换向问题。永磁有刷直流电动机结构图2. 永磁无刷直流电动机结构：此种直流电动机相较于电励磁式的结构变化较大，它将线圈绕组置于定子上，并通电产生磁场，如此一来

5、使得热量容易经过机壳向外发散，且便于温度检测；至于转子将装上永磁体和位置检测器，且不再安装电枢绕组，这样就将省去电刷和换向器。永磁无刷直流电动机结构图工作原理：当运转时，系统根据位置检测器所测得的转子磁极变化关系，在定子线圈绕组中通入正负交变的方波电流，从而产生磁场，此时定子与转子异性磁极间的磁拉力将驱动电机旋转。永磁无刷直流电动机原理结构框图永磁无刷直流电动机工作原理图机械特性：经过弱磁调速，永磁无刷直流电动机可以实现恒功率调速永磁无刷直流电动机机械特性优点：这是一种机电一体化结构的驱动控制电动机，既保持了有刷直流电动机调速性能好、控制方便、运行效率高的特点，还避免了使用换向器，使得电机运行

6、更加可靠，免维护，寿命长，目前广泛应用于小型汽车上。2 交流电动机 （1） 异步电动机三相笼型异步电动机基本结构：笼型异步电动机也分为两个基本部分，即定子和转子，两者之间存在气隙。电动机的定子被放置了三相绕组，当通入交流电时，将产生旋转磁场，且磁场的转速与交流电的频率成正比。转子中，是用铸铝将导条和端环以一体的结构铸造出来，形似鼠笼，这种结构简单且坚固，并可以使用整体轻量化的材料，使超高速运转成为可能，也便于实现小型化。三相笼型异步电动机结构图笼型转子图基本原理：三相笼型异步电动机的基本原理如演示图所示，当转动手柄，磁铁开始旋转，此时与磁铁无任何机械连接的笼型转子也跟着旋转。且摇得快，转子转的

7、也快；摇得慢，转子转的也慢；反摇，转子马上反转。三相笼型异步电动机转子转动演示图对于实际中的三相笼型异步电动机，当定子绕组中通入三相交流电后，它们共同产生的合成磁场随电流的交变而在空间中不断地旋转着，称为旋转磁场。这个旋转磁场同磁铁在空间旋转所起的作用是一样的。三相交流电产生的旋转磁场当旋转磁场旋转时，其磁通将切割转子导条，导条中就感应出电动势。在电动势的作用下，闭合的导条中就有电流，该电流与旋转磁场相互作用，从而使转子导条受到电磁力并产生电磁转矩，转子就旋转起来。从中也可以看出，转子与旋转磁场之间必须要有相对运动，即转子的转速要慢于旋转磁场的转速，这就是异步名称的由来。 异步电动机转子转动原

8、理图机械特性：三相笼型异步电动机的机械特性与永磁无刷直流电动机的类似。三相笼型异步电动机机械特性图优点：此种电动机易实现高速运转，且结构简单坚固，造价便宜，维护方便，尤其适合功率需求较大的电动跑车或客车。（2） 同步电动机1. 电励磁式交流同步电动机基本结构：交流同步电动机的定子和三相异步电动机的一样；而它的转子是磁极，由直流电励磁，直流电经电刷和滑环流入励磁绕组。交流同步电动机转子图基本原理：交流同步电动机的转子上装有和笼型绕组相似的起动绕组，当定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场后，同步电动机就像异步电动机那样起动起来（此时转子没有被励磁）。当电动机的转速接近磁场转速时，才对转子励磁。这时，

9、旋转磁场就能紧紧牵引着转子一起转动，速度相同，即为同步。同步电动机工作原理图机械特性：当交流电频率一定时，交流同步电动机的转速恒定，不随负载变化，所以它的机械特性曲线是一条与横轴平行的直线。交流同步电动机机械特性曲线图评价：由于特殊的机械特性，因此传统的交流同步电动机常用于长期连续工作及保持转速不变的场所，如水泵和通风机等。2. 永磁同步电动机永磁同步电动机的原理与交流同步电动机相似，只不过用装有永磁体的转子代替交流同步电动机的电励磁转子。当定子绕组中通入三相交流电时，所产生的旋转磁场磁极与转子的异性磁极之间就会形成磁拉力，进而形成电磁转矩，驱动转子旋转。永磁同步电动机结构图根据永磁体在转子上的安装位置不同，永磁同步电动机可分为表面式和内置式。当转子外表面粘附永久磁铁时，称为表面式永磁同步电动机；当永磁体嵌入转子内部时，称为内置式永磁同步电动机。交流同步电动机各种转子结构由于不需要励磁电路，所以相较于其他电动机，永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、效率高等优点。不过此种电动机需要复杂的驱动控制系统，才能实现良好的控制特性，再加上