【電動汽車電機】電(dian)動汽(qi)車(che)電(dian)機類型及其特點 電(dian)動汽(qi)車(che)電(dian)機知識

電動汽車電機基本介紹

電機：泛指能使機械能轉化為電能、電能轉化為機械能的一切機器。特指發電機、電能機、電動機。

電動機：俗(su)稱馬(ma)達，是一種將電能轉化成機械能，并可再使用(yong)機械能產生動能，用(yong)來驅動其他裝置(zhi)的(de)電氣設(she)備。

由于電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)汽車采(cai)用動(dong)(dong)力電(dian)(dian)(dian)池作為(wei)(wei)(wei)車載(zai)能(neng)(neng)源，其容(rong)量(liang)受到(dao)限制，為(wei)(wei)(wei)盡(jin)可能(neng)(neng)的(de)延長續駛里程，大(da)(da)多數驅(qu)動(dong)(dong)系統都采(cai)用了能(neng)(neng)量(liang)回饋技術，即在汽車制動(dong)(dong)時，通過(guo)控制器(qi)將車輪損耗的(de)動(dong)(dong)能(neng)(neng)反饋到(dao)電(dian)(dian)(dian)池中，并使(shi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)處于發電(dian)(dian)(dian)狀態，將發出的(de)電(dian)(dian)(dian)輸送(song)到(dao)電(dian)(dian)(dian)池中。因此，電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)汽車的(de)驅(qu)動(dong)(dong)機(ji)(ji)應(ying)該稱為(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)，而不是我們習慣稱呼(hu)的(de)電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)機(ji)(ji)。例如中大(da)(da)青山采(cai)用的(de)雙定子(zi)磁懸浮(fu)復合(he)轉子(zi)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)既能(neng)(neng)將電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)機(ji)(ji)械(xie)(xie)能(neng)(neng)，又(you)能(neng)(neng)將機(ji)(ji)械(xie)(xie)能(neng)(neng)轉化(hua)為(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)。

電動汽車電機類型及其特點

電機分類

除(chu)了發電(dian)(dian)功能外，電(dian)(dian)動(dong)汽車的電(dian)(dian)機主要(yao)還是起電(dian)(dian)動(dong)機的，所以我們(men)以電(dian)(dian)動(dong)機來分類：（只作簡單(dan)分類）

1、按工作電源種類劃分：可分為直流電機和交流電機。

直流電機：

按(an)結(jie)構(gou)及(ji)工作(zuo)原理可劃分：無刷直流電機和有(you)刷直流電機。

又可(ke)分(fen)為永磁(ci)(ci)直流電(dian)(dian)機和電(dian)(dian)磁(ci)(ci)直流電(dian)(dian)機。

永磁直(zhi)流電(dian)機按材料(liao)又分為稀土、鐵氧體(ti)、鋁鎳鈷(gu)永磁直(zhi)流電(dian)機。

電(dian)磁直流電(dian)機(ji)按勵(li)磁方式又分為串(chuan)勵(li)、并勵(li)、他勵(li)和(he)復勵(li)直流電(dian)機(ji)。

交(jiao)流(liu)電(dian)機可分：單相(xiang)電(dian)機和三相(xiang)電(dian)機

2、按結構和工作原理劃分：可分為直流電機、異步電機、同步電機。

異步電(dian)動機的(de)轉(zhuan)(zhuan)子(zi)轉(zhuan)(zhuan)速總(zong)是略低于旋轉(zhuan)(zhuan)磁場的(de)同步轉(zhuan)(zhuan)速。

同(tong)步電動機(ji)的(de)轉子轉速與負(fu)載大小無關(guan)而始終保持為同(tong)步轉速。

3、按用途分，有驅動電機和控制用電機。

4、按運轉速度分，有高速電機、低速電機、恒速電機和調速電機。

低速電(dian)(dian)動(dong)機(ji)又分為(wei)齒輪減(jian)速電(dian)(dian)動(dong)機(ji)、電(dian)(dian)磁(ci)減(jian)速電(dian)(dian)動(dong)機(ji)、力矩電(dian)(dian)動(dong)機(ji)和爪極(ji)同步電(dian)(dian)動(dong)機(ji)等。

電動汽車電機工作原理

1、交流電機

單相異步電機通過電容移相作用，將單相交流電分離出另一相相位差90度(du)的交(jiao)(jiao)流(liu)電。將這兩相(xiang)交(jiao)(jiao)流(liu)電分(fen)別送(song)入(ru)兩組(zu)或四組(zu)電機(ji)線圈繞組(zu)，就在電機(ji)內形成旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)的磁(ci)(ci)場(chang)(chang)，旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)在電機(ji)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子內產(chan)(chan)生(sheng)感應(ying)電流(liu)，感應(ying)電流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)的磁(ci)(ci)場(chang)(chang)與旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)方向相(xiang)反，被旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)場(chang)(chang)推(tui)拉進(jin)入(ru)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)狀態，由于轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子必須(xu)切割磁(ci)(ci)力線才能產(chan)(chan)生(sheng)感應(ying)電流(liu)，因(yin)此轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速必須(xu)低于旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)磁(ci)(ci)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速，故稱異(yi)步電機(ji)。

三相異步電機不必通過電容移相，本身就有相差120度的(de)三(san)相交流電，故產生的(de)旋轉磁場更均勻，效率更高。

永磁同(tong)步交(jiao)流電(dian)(dian)動機(ji)(ji)的(de)磁場由永久磁鐵產生(sheng)，轉子線圈通(tong)過電(dian)(dian)刷供電(dian)(dian)，轉速與交(jiao)流電(dian)(dian)頻率為整倍(bei)數（分數）關系（視轉子線圈繞組數而定(ding)），故稱(cheng)同(tong)步電(dian)(dian)機(ji)(ji)。

轉子線(xian)(xian)圈通(tong)過(guo)電刷(shua)供電，定子通(tong)過(guo)線(xian)(xian)圈繞組產生旋轉磁場的(de)電機，按轉子線(xian)(xian)圈與(yu)定子線(xian)(xian)圈的(de)串、并聯關系分別稱串勵、并勵電機。

2、直流電機

直流電機有定子和轉子兩大部分組成，定子上有磁極（繞組式或永磁式），轉子有繞組，通電后，轉子上形成磁場（磁極），定子和轉子的磁極之間有一個夾角，在定轉子磁場（N極和S極(ji)之間）的相互吸引下，使電(dian)機旋(xuan)轉(zhuan)。改(gai)變(bian)電(dian)刷的位置(zhi)，就可以改(gai)變(bian)定(ding)轉(zhuan)子(zi)磁(ci)極(ji)夾(jia)角（假設以定(ding)子(zi)的磁(ci)極(ji)為(wei)夾(jia)角起始(shi)邊，轉(zhuan)子(zi)的磁(ci)極(ji)為(wei)另(ling)一邊，由轉(zhuan)子(zi)的磁(ci)極(ji)指(zhi)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)定(ding)子(zi)的磁(ci)極(ji)的方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)就是電(dian)機的旋(xuan)轉(zhuan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)）的方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，從而改(gai)變(bian)電(dian)機的旋(xuan)轉(zhuan)方(fang)(fang)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)。

電動汽車電機結構

1、永磁式直流電機：

由定(ding)子磁極、轉子、電刷、外殼等組(zu)成(cheng)。

定子磁(ci)極采(cai)用永(yong)磁(ci)體（永(yong)久磁(ci)鋼），有(you)鐵(tie)(tie)氧體、鋁鎳鈷、釹鐵(tie)(tie)硼等材(cai)料。按其結構形式可(ke)分為(wei)圓筒型(xing)和瓦塊型(xing)等幾種。

轉(zhuan)(zhuan)子一般采用硅鋼片(pian)疊壓而成，漆包線繞(rao)在轉(zhuan)(zhuan)子鐵心(xin)的兩(liang)槽之(zhi)間（三槽即有三個(ge)繞(rao)組），其各接頭分別焊在換(huan)向器(qi)的金屬片(pian)上。

電(dian)(dian)刷(shua)是連接(jie)電(dian)(dian)源與轉子繞組(zu)的(de)(de)導電(dian)(dian)部(bu)件，具備導電(dian)(dian)與耐磨兩種性能。永磁電(dian)(dian)機的(de)(de)電(dian)(dian)刷(shua)使用單性金屬片或金屬石(shi)墨(mo)電(dian)(dian)刷(shua)、電(dian)(dian)化(hua)石(shi)墨(mo)電(dian)(dian)刷(shua)。

2、無刷直流電機：

由永(yong)磁體轉子、多極繞組定(ding)子、位置傳感器等(deng)組成。

無刷直流電(dian)機(ji)的特點(dian)是無刷，采用半導體開關器(qi)件（如霍爾(er)元件）來(lai)實現(xian)電(dian)子(zi)換(huan)向的，即用電(dian)子(zi)開關器(qi)件代替傳統的接觸式換(huan)向器(qi)和電(dian)刷。它具有可(ke)靠性高、無換(huan)向火花、機(ji)械噪聲(sheng)低等優點(dian)。

位(wei)置(zhi)傳(chuan)感器按轉子(zi)位(wei)置(zhi)的變化，沿著一(yi)定(ding)次序對定(ding)子(zi)繞組的電流(liu)進(jin)行換流(liu)（即(ji)檢測(ce)轉子(zi)磁(ci)極相對定(ding)子(zi)繞組的位(wei)置(zhi)，并在確定(ding)的位(wei)置(zhi)處產生位(wei)置(zhi)傳(chuan)感信號，經信號轉換電路處理(li)后去控制功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)(guan)電路，按一(yi)定(ding)的邏輯(ji)關(guan)(guan)系進(jin)行繞組電流(liu)切換）。

位置傳感器有磁(ci)敏式、光電(dian)式和電(dian)磁(ci)式三種類型。

采用磁(ci)敏式位置傳感(gan)器的(de)(de)無刷直流電動機，其磁(ci)敏傳感(gan)器件(jian)(jian)(jian)（例如霍爾元(yuan)件(jian)(jian)(jian)、磁(ci)敏二極管、磁(ci)敏詁極管、磁(ci)敏電阻器或專用集成電路(lu)等）裝在(zai)定子(zi)組件(jian)(jian)(jian)上，用來檢測永磁(ci)體、轉(zhuan)子(zi)旋轉(zhuan)時產生的(de)(de)磁(ci)場變(bian)化。電動汽(qi)車多用的(de)(de)是霍爾元(yuan)件(jian)(jian)(jian)。

采用光電式位置傳感(gan)器(qi)的(de)無(wu)刷直流電動(dong)機，在定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)組件上按一定(ding)(ding)(ding)位置配置了光電傳感(gan)器(qi)件，轉子(zi)(zi)(zi)上裝有遮(zhe)光板，光源為(wei)發光二極(ji)管或小燈泡。轉子(zi)(zi)(zi)旋轉時，由于遮(zhe)光板的(de)作用，定(ding)(ding)(ding)子(zi)(zi)(zi)上的(de)光敏元器(qi)件將會按一定(ding)(ding)(ding)頻率間歇間生脈沖信號(hao)。

采用電磁式位置傳感器的無刷直流電動機，是在定子組件上安裝有電磁傳感器部件（例如耦合變壓器、接近開關、LC諧振電路等），當永磁體轉(zhuan)子位置(zhi)發生變化(hua)時，電磁效應將(jiang)使電磁傳感(gan)器產生高頻調制(zhi)信號（其幅值隨轉(zhuan)子位置(zhi)而變化(hua)）。

定子繞組的工作電壓由位置傳感器(qi)輸(shu)出(chu)控制的電子開關(guan)電路提供(gong)。

電動汽車電機特性

用于電動汽車的驅動電機與常規的工業電機不同。電動汽車的驅動電機通常要求頻繁的啟動/停(ting)車、加速/減速，低速或爬坡時要求高轉矩，高速行駛時要求低轉矩，并要求變速范(fan)圍大。而工業電(dian)機通常優(you)化在額定的工作點(dian)。因此，電(dian)動汽車驅動電(dian)機比(bi)較獨(du)特，應單獨(du)歸為一類。

電動汽車電機要求

他們在負載要求、技術性能和工作環境等方面有著特殊的要求：

1、電動(dong)汽車驅動(dong)電機需要有4-5倍(bei)的過載以(yi)滿足短時加(jia)速或爬坡的要求；而工業電機只(zhi)要求有2倍的過載(zai)就可以了(le)。

2、電動汽(qi)車的最高轉速要求達到在(zai)公路上(shang)巡(xun)航時基本速度的4-5倍(bei)，而工業電機只需要達到(dao)恒(heng)功(gong)率(lv)是基本速度的2倍即可。

3、電動汽車(che)驅動電機需(xu)要根據車(che)型(xing)和駕(jia)駛員(yuan)的(de)駕(jia)駛習慣設(she)計(ji)(ji)，而工業(ye)電機只需(xu)根據典型(xing)的(de)工作模(mo)式設(she)計(ji)(ji)。

4、電動汽車驅動電機要求有高(gao)度功率密(mi)度（一般要求達(da)到1kw/kg以(yi)內）和(he)好的效率(lv)圖（在較寬的轉速范(fan)圍(wei)和(he)轉矩范(fan)圍(wei)內都有較高(gao)的效率(lv)），從而能夠降低車重，延長續駛里程；而工業電機通常對(dui)功率(lv)密度、效率(lv)和(he)成(cheng)本進行綜合考慮，在額(e)定工作點附近對(dui)效率(lv)進行優化。

5、電動(dong)汽車驅動(dong)電機要求工作可(ke)控性高、穩(wen)態精度(du)高、動(dong)態性能好；而工業(ye)電機只(zhi)有某一種特(te)定的性能要求。

6、電(dian)動汽車(che)驅動電(dian)機(ji)(ji)被裝(zhuang)在(zai)機(ji)(ji)動車(che)上，空間(jian)小，工作在(zai)高(gao)溫、壞(huai)天氣(qi)、及(ji)頻繁(fan)振(zhen)動等(deng)等(deng)惡劣環境(jing)下(xia)。而工業電(dian)機(ji)(ji)通(tong)常在(zai)某一個固(gu)定位置工作。