新能源汽车驱动电机的结构、工作原理和性能优缺点介绍

　　基于新能源汽车驱动电机的基本性能要求，目前常用驱动电机类型最重要的包含三大类，即交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。目前，各车企配套车型统计中，每个车型选用的驱动电机类型也有所不同。

　　因此，要进行新能源汽车搭载电机类型选用，了解驱动电机的结构、工作原理和性能优缺点非常重要。

　　交流异步电机，也称感应电机，结构最重要的包含定子、转子、电机轴、前后轴承、端盖、位置传感器、温度传感器、低压线束和高压动力线束。定子由定子铁心和三相绕组组成；转子常用笼型转子，包括转子铁心和笼型绕组。根据电机的功率不同会选择水冷或者风冷方式。（图1）

　　交流异步电机要驱动提供扭矩，需要在定子线圈中通入三相交流电，产生不断旋转的磁场（磁场转速为ns）。交流异步电机要求定子三相绕组必须对称，并且定子铁心空间上互差120度电角度；通入三相对称绕组的电流也必须对称，大小、频率相同，相位相差120度。旋转磁场的转速，见式（1）。

　　式中，ns为旋转磁场的转速（也称同步转速），r/min；f为三相交流电频率，Hz；p为磁极对数。对已经设计定型生产的驱动电机，磁级对数已经确定，因此决定磁场旋转速度的因素为三相交流电频率。由于我国的电网频率f=50Hz，因此电机的转速和磁极对数有线笼型转子提供感应涡流

　　由于定子提供旋转的磁场，笼型转子导体上感应出电涡流，如图3所示。在笼型绕组导体c和b之间的导磁区域内，有向外的磁力线，并且该磁力线在旋转磁场的作用下增强，因此，导体c、b上会感应出i1电涡流；同理，导体a和导体b区域内减弱的磁力线电涡流。导体b上的电流在定子旋转磁场的作用下，会使笼型绕组b导体受到电磁力，从而使转子产生电磁转矩，旋转起来。旋转的转子逐渐追上旋转磁场，以比磁场的“同步速度ns”稍慢的速度n旋转。这种转子的旋转速度n比定子磁场的速度ns稍慢的现象称为转子发生了转差，这种异步转差，让笼型转子导体持续切割磁力线产生感应电涡流，由此，在转子上，电能转化成机械能，保证持续对外输出。

　　根据法拉第电磁感应定律，闭合电路的一部分导体在磁场里切割磁感线的运动时，导体中就会产生感应电流，产生的电动势成为感应电动势。在交流异步电机中，电动机作为发电机时，定子中的通入三相电流为激磁电流，提供磁场，转子上绕组提供导体，当通过外部机械力，比如汽车驱动轴带动转子轴，从而带动转子运动时，如果转子上的转速高于定子旋转磁场的同步转速，此时交流异步电机即为发电机，转子此时切割旋转磁场的方向与作为驱动电机转子工作时相反，因而转子感应电动势的方向也相反。在发电过程中，电机转子受到与外力拖动相反的电磁阻力矩，使转子速度下降。

　　交流异步电机的优点是输出扭矩可以在大范围内调整，能在加速或者爬坡时短时间之内强制提高输出扭矩，永磁同步电机的电驱动汽车通常通过增加齿轮箱机构来增加扭矩以提升速度。但是交流异步电机的缺点是电机由于单边励磁，启动电流比较大，产生单位转矩需要的电流比较大，而且定子中存在无功励磁电流，因此能耗比永磁同步电机大，功率因数滞后；重载驱动时常出现过负荷现象；结构相对复杂，其控制技术方面的要求高，制造成本高；功率密度相对低。目前，美国研制的电驱动汽车多采用交流异步电机作为驱动电机。2

　　永磁同步电动机的结构包括定子、转子、电机轴、前后轴承、端盖、冷却水道、位置传感器、温度传感器、低压线束和动力线束。定子由定子铁心和三相绕组组成；转子由永磁体磁极和铁心组成，铁心用硅钢片叠成。根据永磁体在转子中的布置方式，最重要的包含表面凸出式永磁转子、表面嵌入式永磁转子和内置式永磁转子，目前新能源电机常用内置式永磁转子。（图4）

　　由定子提供旋转的磁场，磁场产生的方式和转速与交流异步电机相同。由转子永磁体提供磁极。这样，定子产生的旋转磁场，与转子永磁体磁极和转子铁心，形成回路。根据磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，利用旋转磁场的电磁力拉动转子旋转，于是永磁转子就会跟随定子产生的旋转磁场同步旋转，从而带动电机轴旋转。

　　根据法拉第电磁感应定律，闭合电路的一部分导体是由三相定子绕组提供，磁场由转子上的永磁体提供，当外部力矩带动转子转动时，产生旋转磁场，切割三相定子绕组中的部分导体，产生感应三相对称电流，此时转子的动能转化为电能，永磁同步电机作为发电机工作。

　　永磁同步电机的优点是体积小，质量轻，功率密度高，相比于异步电机能耗小，温升低，效率高。能够准确的通过需求，设计成高启动转矩，高过载能力的结构电机。永磁同步电机严格同步，动态响应性能较好，适合变频控制，调整电流与频率即可很大范围调整电机的转矩和转速。但是，永磁同步电机中永磁材料一般会用钕铁硼强磁材料，这样一种材料较为脆硬，受到强烈震动有可能碎裂；而且转子采用永磁材料，在电机使用和过温情况下会出现磁衰退，造成动力下降。目前，永磁同步电机在新能源汽车电机中应用较为广泛，亚洲和欧洲新能源市场主要是采用永磁同步电机作为新能源电机。

　　开关磁阻电动机是一种典型的机电一体化电动机，又称“开关磁阻电动机驱动系统”，这种电动机最重要的包含开关磁阻电动机本体、功率变换器、转子位置传感器及控制器四部分，如图5所示。开关磁阻电动机本体主要结构包括定子、转子、位置传感器、前后轴承、前后端盖和电机壳体等，如图6所示。其中，定子包括定子铁心和绕组。定子铁心和转子都采用凸极结构，定子凸极铁心和转子都由硅钢片叠加而成，定子凸极上布置绕组，转子无绕组和永磁体。

　　三相6/4极结构表明电动机定子有6个凸极，转子有个凸极，其中在定子相对称的两个凸极上的集中绕组互相串联，构成一相，相数为定子凸极数/2，如图7（a）所示。三相12/8极结构表明电动机定子有12个凸极，转子有8个凸极，其中在定子的4个两两对称凸极上的绕组互相串联，构成一相，相数为定子凸极数/4，如图7（b）所示。

　　开关磁阻电机相数越多，步进角越小，运转越平稳，越有利于减小转矩波动，但控制越复杂，以致主开关器件增多和成本增加。

　　α=360°×（定子极数-转子极数）/（定子极数）（2）如三相6/4极电动机，其步进角a=360°×2（/6×4）=30°。

　　由图8中的三相12/8极开关磁阻电机工作原理图可知，当A相绕组电流控制主开关S1、S2闭合时，A相通电励磁，电动机内所产生的磁场力以OA为轴线的径向磁场，该磁场磁力线在通过定子凸极与转子凸极的气隙处是弯曲的，此时，磁路的磁阻大于定子凸极与转子凸极重合时的磁阻，因此，转子凸极受到磁场拉力的作用，使转子极轴线Oa与定子极轴线OA的重合，由此产生磁阻性质的电磁转矩，使转子逆时针转动起来。关断A相电，建立B相电源，则此时电机内磁场旋转30度，则转子在此时电磁拉力的作用下，连续逆时针旋转15度。如果顺序给A-B-C-A相绕组通电，则转子就按逆时针方向连续转动起来；当各相中的定子绕组轮流通电一次时，定子磁场转过3×30度，转子转过一个转子极距3×15度（即360度/转子凸极数）。如果依次给A-C-B-A相绕组通电，则转子会沿着顺时针方向转动。开关磁阻电动机与电流的方向无关，取决于对定子相绕组的通电顺序。在多相电动机的实际运行中，也常常会出现两相或两相以上绕组同时导通的情况。

　　开关磁阻发电机工作状态相电感存在三种状态，励磁状态、续流状态和发电状态，其相电感L波形如图10所示。

　　图9中，θ角定义为该相转子齿极轴线与定子齿槽轴线之间的夹角。转子齿极轴线与相应的定子齿槽轴线重合时，该相电感最小（定义为θ=0°）；直至转子凸极的前沿与定子凸极的后沿相遇时（θ=θ1），绕组相电感从始至终保持Lmin不变；当转子继续转动，转子凸极开始和定子凸极出现重合，直至转子凸极后沿和定子凸极后沿完全重合（此时θ=θ2），绕组相电感在此区域内线性上升，直至最大值Lmax；当转子继续转动至转子凸极的前沿和定子凸极的前沿重合时，此时θ=θ4，该相电感持续Lmax。

　　根据电磁场基本理论，伴随磁场的存在，电机转子的电磁转矩同时存在，可以表示为式（3）。

　　如果开关磁阻电机的绕组在θ3和θ4之间开通和关断，则电机作发电机机运行。此时，在电感下降区形成电流，则dL/dθ＜0，此时相绕组有电流通过，则产生制动转矩（T（θ，i）＜0），若外界机械力维持电机转动，则电机吸收机械能，并把它转换成电能输出，此时开关磁阻电机为发电机工作模式。

　　开关磁阻电机的优点是结构相对比较简单可靠，启动性能好，效率高，成本低，能够最终靠改变导通、关断角度和电压来调速，拥有较宽的调速范围和能力。开关磁阻电机的缺点是转矩脉动较大，噪音较大。目前在一些小型电驱动车辆上使用，比如电驱动四轮代步车、巡逻车等。

　　结束语根据新能源汽车驱动电机自身的性能特点要求，目前市场上车型选用的驱动电机也各有不同。文中描述了目前常用的新能源驱动电机交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机的结构和工作原理，将有利于更好地了解驱动电机。

　　而且，由于每种电机的结构和原理不同，应用场景范围也大不相同。依照国家的产业战略规划，围绕环保型新能源汽车的电驱动系统方向进行的研究将会慢慢的广泛，电机种类和技术水平也会不断提高。

　　关键字：编辑：什么鱼 引用地址：新能源汽车驱动电机的结构、工作原理和性能优缺点介绍上一篇：常见的汽车动力分类有哪些？

　　新能源电动汽车，英文：（New energy electric vehicles ）新能源电动汽车的组成包括：电力驱动及控制管理系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制管理系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制管理系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。 新能源纯电动汽车好吗 优势 从大的趋势来看，目前环境污染如此严重，动不动就是雾霾天，纯电动汽车能最大限度上杜绝汽车尾气的排放，减少大气污染，石油并非取之不尽的，油价贵是从所周知的，省钱是肯定的。 目前市场上在销售的纯电动汽车，如众泰云100，智豆，奇瑞EQ，北汽EV

　　9月16日上午消息，外媒PBKreview对iPhone 14 Pro Max进行了拆解，内部设计看起来与去年的 iPhone 13 Pro Max相似，但有一些细节改变。 和去年一样，今年的iPhone14 Pro Max的电池是L形的，电池比去年略小。这款产品的显示屏幕组件的位置改进了，摄像头也更大。 IPhone 14 Pro Max的屏幕背面多了一层石墨薄膜，有助于散热。 苹果公司表示，为了更好地控制热量，公司已对所有型号的iPhone 14进行了内部设计更新。虽然这个拆卸并没有明显看出这些变化是，我们能看到一个金属板，涵盖主板，可能已更好地优化散热。显示屏幕背面的的石墨薄膜也有助于加热

　　与之前相似 散热系统小改 /

　　前言 在新能源、智能化快速地发展的今天，车已经从单纯的交通工具，逐步成为一种全新的生活方式。既然技术让生活变得多彩，对车产品“设计”的目标和要求，就不能墨守成规，停滞不前，要一直的调整和创新。 动力电池系统 是新能源车辆的核心部分。系统结构，又是保障其功能完整性、安全性的重要环节。从近几年全球产品分析来看，结构设计，发展非常迅速并趋于成熟。也不乏精品出现，技术达到炉火纯青。 我通过多年系统集成设计，也在不断摸索和总结。逐渐形成用于自己设计工作的一套方法：结构 “三 +6”设计模式。并在多个项目中应用。取得不错的效果。当然了，随着认识的提高，还在不断的总结和扩展。 本文重点介绍电池系统 “三”大结构安全性设计，并

　　“三 + 6”模式 /

　　六种基本DC/DC变换器拓扑，依次为buck,boost,buck-boost,cuk,zeta,sepic变换器     半桥变换器也是双端变换器,以上是两种拓扑。 半桥开关管电压应力为输入电压.而且由于另外一个桥臂上的电容,具有抗偏磁能力,但是对于上面一种拓扑,通常还会加隔直电容来提高抗偏磁能力.但是如果采用峰值电流控制,要注意一个问题,就是有一定的概率会导致电容安秒不平衡的问题.要需要其他方法来解决。半桥变换器可以通过不对称控制来实现ZVS,也就是两个管子交替导通,一个占空比为D,另外一个就为1-D.是所谓的不对称半桥,一般会用下面一种拓扑.对于不对称半桥能够使用峰值电流控制。 正激变换器 绕组复位正激变换器   LCD

　　总结 /

　　到2012年底到期后处于真空的新能源补贴政策，终于有了动静。新一轮新能源汽车补贴细则已经确定，目前正在走审批程序，最快将于本月出台。  “纯电动补贴额度将降低”、“纯电动客车补贴范围将扩大”、“试点城市重新申报”等相关消息，引人注目。     新能源汽车补贴最快9月出台 党中央直补车企     笔者认为，这些目前流传出的政策细则，还是体现了《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》当初制定的“两头挤”的发展的策略，即“优先发展小型纯电驱动汽车和大中型公共客车”。     相关报道称，在新一轮新能源汽车补贴政策中，乘用车补贴额度可能有所降低，补贴方案或是纯电动乘用车补贴由以前的 3000 元 / 千瓦时，调

　　近日，上海积塔公司投资359亿元的半导体项目再次获得增资，将打造国内唯一的汽车级IGBT专业产线英寸碳化硅量产线。在全球半导体市场相对低迷的情况下，全世界汽车厂商将转战新能源汽车，车用半导体或将出现逆“市”曙光，成为今年一抹亮色。 新能源汽车市场迅速增加 汽车厂商正从传统市场转战电动汽车市场。汽车领域全球五大市场，中国、美国、西欧均出现销售持续下滑或小幅衰退现象，仅印度因其特殊政策维持了正成长。人们对新车的购买以及对旧车的置换出现了迟疑，这让不少业内人士悲观看待2019年的传统汽车市场。在传统汽车市场失利之时，令人惊喜的是，在全球节能减排的期待下，电动汽车市场成为新锐，各大车厂积极投产，新款车型如春笋般冒出，推动

　　市场迅速增加，推动半导体产业逆“市”而动 /

　　编辑导读： 即将回归A股的比亚迪这几天成了最热门的话题，但媒体大都忽略了王传福在路演活动中传递的一条信息——比亚迪汽车动力电池开发团队已突破千人——实际上这才是比亚迪的底气。尽管长期资金市场的炒作一片火热，尽管政策层面的扶持一片叫好，但是技术层面的问题却是“回到原点”——电池技术不给力，这是中国新能源汽车推广乏力的症结所在。比亚迪宣布，E6纯电动汽车今年下半年就将正式面向私人销售。曾经凭借着低价战略横扫传统车市场的比亚迪，能否依靠质优价廉的铁电池再创佳作，已成为行业内最为关注的话题之一。 五洲龙工人正在擦拭即将出厂客车的新能源标志。 五洲龙繁忙的新能源客车生产车间。 沃特玛电池有限公司磷酸铁锂环保动

　　3D布置原则 1.根本原则 ■外观 1）布置合理规整，尽量样横平竖直 2）线束外观为低调、简朴的外表，目的是将线束外表和背景色调接近 3）线束要尽量布置到看不到的地方，不能引人注意 4）驾驶室内部的线束不应该有任何可见的线）确定机舱零部件的总体布局、边界尺寸（线束主干直径、保险盒占用空间）、线路走向。重点考虑好发动机线束与发动机舱线束的连接方式。

　　设计原则 /

　　Microchip 喊你快来打造你的理想型单片机，智能门铃、百元京东卡等【80份】好礼等你赢！

　　报名赢【挂灯、浴巾】等好礼｜TI MSPM0家用电器和电机控制应用详解

　　立即报名 STM32全国巡回研讨会即将开启！（走进11城，9/12-10/27）

　　氮化镓快充已然成为了当下一个非常高频的词汇，在氮化镓快充市场迅速增长之际，65W这个功率段恰到好处的解决了大部分用户的使用痛点，从而 ...

　　PN8192C是一款高性能、外围元器件精简、低功耗的交直流转换电源，集成PFM控制器以及730V高可靠性MOSFET，可以兼容替代LNK364 ，广泛应用于 ...

　　HMC-ALH444供应商 HMC-ALH444怎么订货 HMC-ALH444 价格HMC-ALH444 是一款 GaAs MMICHEMT 低噪声宽带放大器芯片，可在 1 至 12 G ...

　　蓝牙音箱指的是内置蓝牙芯片，以蓝牙连接取代传统线材连接的音响设备，通过与手机平板电脑和笔记本等蓝牙播放设备连接，达到方便快捷的目的 ...

　　薄膜电容器还有另外一个大众普遍认识的名字：塑料薄膜电容，它主要是以塑料薄膜来作为电介质的。由于电容器的电质不同，它的种类也非常的多 ...

　　嵌入式处理器嵌入式操作系统开发相关FPGA/DSP总线与接口数据处理消费电子工业电子汽车电子其他技术存储技术综合资讯论坛电子百科词云：