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一文带你了解电动汽车核心部件-电机

发布：yuanyou 来源：

PostTime：5-5-2024 20:46

Kris Xie读完需要5分钟速读仅需 3 分钟电动汽车的核心部件除了电动汽车电池外，就是电机。1 前言随着技术的进步和人们对环境保护的日益关注，电动汽车被贴上了未来交通方式的标签。电动汽车的核心部件除了电动汽车电 ...

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电动汽车的核心部件除了电动汽车电池外，就是电机。

1 前言

随着技术的进步和人们对环境保护的日益关注，电动汽车被贴上了未来交通方式的标签。电动汽车的核心部件除了电动汽车电池外，就是电机。电力电子和控制技术的快速发展为电动汽车中使用各种类型的电机创造了空间。用于汽车应用的电机具有高启动扭矩、高功率密度、高效率等特点。

电机的性能由牵引电机的扭矩-速度和功率-速度特性决定。电动汽车电机需要在高速时具有高功率，并在恒功率区域具有较宽的速度范围。恒定扭矩工作区对于电动车低速时非常重要，可提供良好的启动和上坡能力。恒功率区域决定了电动车在平坦路面上的最大速度。当达到基本速度时，电机达到额定功率，电机扭矩与速度的平方成比例地减小。

2 电动汽车电机种类有哪些？

电动汽车制造商通常使用四种类型的电机

永磁同步电机(PMSM)
电励磁同步电机（EESM）
异步感应电机（IM）
开关磁阻电机（SRM）

还有一些其他类型的电动机用于特殊用途，这里就不一一讨论了。
永磁同步电机(PMSM)

PMSM 与无刷直流电机类似，在转子中装有永磁体。无刷直流电机具有梯形反向电动势（EMF）波形，而 PMSM具有正弦反向电动势。结构简单、效率高、功率密度大，因此适合用作牵引电机（常见于混合动力汽车、电动汽车和公共汽车）。与 IM 相比，PMSM 电机的效率更高。PMSM 电机有两种类型：表面贴装永磁电机 (SPM) 和内部永磁电机 (IPM) 同步电机驱动器。IPM 电机的性能优于 SPM，但缺点是设计复杂。

在同步永磁电机中，转子内嵌永久磁铁。当交流电供应到定子时，会产生一个旋转磁场，该磁场与转子中的永磁体相互作用，产生同步旋转，从而产生使电动汽车车轮转动的扭矩。同步旋转可确保最佳的功率转换，在紧凑的封装中最大限度地提高效率和性能。

通过改变提供给电机的交流电的频率，可以调节车辆的速度。电动汽车中的控制系统可对电机的运行进行精细控制，根据驾驶条件对速度和扭矩进行精确调节，从而提高车辆的适应性和响应速度。

同步永磁电机以其高功率密度和高效率而著称，是对空间和节能要求极高的电动汽车的最佳选择。

这种电机的一个缺点是，永久磁铁通常需要稀土矿物，而稀土矿物价格昂贵，而且由于其开采方式，可能存在可持续发展方面的缺点。

电励磁同步电机（EESM）

电励磁同步电机的定子接收交流电，从而产生旋转磁场。转子没有永磁体。取而代之的是六个宽大的铜质叶片，直流电流输入转子，产生与定子旋转磁场同步的磁场,转子和定子磁场之间的相互同步作用产生扭矩，推动汽车前进。

电励磁同步电机需要在转子轴上安装滑环和弹簧电刷，这也导致电刷磨损的风险.

通过调节所提供交流电的频率和振幅，从而精确控制电机的输出,可精确控制汽车的速度和扭矩。

电励磁同步电机以其灵活性和适应性著称。它们在需要高扭矩和高功率的使用情况下表现出色，确保在各种驾驶环境中都能发挥最佳性能。它们在体现适应性和动力的同时，还能根据特定车辆的需求调整其运行特性，以获得最佳性能。宝马公司的很多电动汽车都采用了这种发动机。

给转子通电使得这些电机的效率较低，特别是在低速时，产生磁场所需的能量在总消耗中占较大比例。

异步感应电机（IM）
异步感应电机早在 19 世纪就已出现。在这种电机中，转子包含导电片，通常是铜或者铝。定子的旋转磁场（RMF）会在这些薄片中产生感应电流，进而形成电磁场，继而开始在定子的旋转磁场（RMF）中旋转。感应电机也被称为异步电机，因为只有当转子的速度落后于旋转磁场（RMF) 时，感应电磁场和随之产生的旋转转矩才会存在。这种电机很常见，因为它们不需要稀土磁铁，而且制造成本相对较低，但在持续高负载时可能较难冷却，而且在低速时效率较低。

在电动汽车中使用时，电机的速度通过改变定子交流电的频率来控制，从而实现对车辆运动的精确控制。大众汽车和特斯拉使用异步感应为其电动汽车的前轮提供动力。

感应电机（IM）这种电机在电动汽车中非常常见，因为它结构简单、可靠性高、坚固耐用、维护简单、成本低，而且可以在不同的环境条件下运行。如果逆变器发生故障，感应电机可以自然去励磁，这对电动汽车来说是一个重要的安全优势。IM 的缺点是效率略低（与永磁电机相比）、功率损耗较高以及功率因数相对较低。
异步感应电机以坚固和高效著称，非常适合各种驾驶条件。它们能在低速时产生巨大的扭矩，有利于起步和低速行驶，同时在高速时也能保持高效率。它们能够在各种负载条件下运行，磨损极小，是电动汽车的理想选择，因为它们兼具性能和可靠性。开关磁阻电机（SRM）
开关磁阻电机基于磁通总是沿磁导最大的路径闭合的原理，当定子、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时，磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依次通入电流时，电机转子将一步一步地沿着通电相序相反的方向转动。改变定子各相的通电次序，电机将改变转向。

开关磁阻电机的转子是由叠层钢片组成，上面没有绕组或永久磁铁。这使得转子的惯性较小，有助于获得较高的加速度。SRM 的坚固特性使其适用于高速应用。SRM 还具有高功率密度，这是电动汽车所需的一些特性。由于产生的热量主要局限于定子，因此更容易冷却电机。由于各相没有连接，即使其中一相断开，SRM 电机也能继续运行。