【電動汽車電機】電動汽車電機類型(xing)及其特點 電動汽車電機知識

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)稱馬達，是一種將(jiang)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(ta)裝置的電氣設(she)備。

由于電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車采(cai)用動力(li)電(dian)(dian)(dian)(dian)池作為(wei)(wei)(wei)(wei)車載(zai)能(neng)源，其容量(liang)受(shou)到(dao)限(xian)制(zhi)，為(wei)(wei)(wei)(wei)盡(jin)可能(neng)的(de)(de)延長續(xu)駛(shi)里程，大多(duo)數驅動系統都采(cai)用了能(neng)量(liang)回饋技術(shu)，即在汽(qi)車制(zhi)動時，通過控(kong)制(zhi)器(qi)將(jiang)(jiang)車輪損(sun)耗的(de)(de)動能(neng)反饋到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池中，并使電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)處于發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)狀態，將(jiang)(jiang)發(fa)出的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)輸送到(dao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池中。因此(ci)，電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽(qi)車的(de)(de)驅動機(ji)應該稱(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)，而(er)不是我們習慣稱(cheng)呼的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)動機(ji)。例如中大青山(shan)采(cai)用的(de)(de)雙定(ding)子磁懸浮復合轉(zhuan)子電(dian)(dian)(dian)(dian)機(ji)既能(neng)將(jiang)(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)(wei)(wei)(wei)機(ji)械能(neng)，又能(neng)將(jiang)(jiang)機(ji)械能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)(wei)(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)。

電動汽車電機類型及其特點

電機分類

除(chu)了發電(dian)功能外，電(dian)動汽車的電(dian)機(ji)主要還是起(qi)電(dian)動機(ji)的，所以(yi)我們以(yi)電(dian)動機(ji)來分類：（只(zhi)作簡(jian)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：

按結構及工作原理可劃分：無刷(shua)(shua)直流(liu)電機和有刷(shua)(shua)直流(liu)電機。

又可分為永磁直(zhi)流電機和電磁直(zhi)流電機。

永磁直流(liu)電(dian)機按材料又分為稀土、鐵氧體、鋁鎳鈷永磁直流(liu)電(dian)機。

電磁(ci)直(zhi)流(liu)電機按(an)勵磁(ci)方(fang)式又分(fen)為串勵、并勵、他勵和復勵直(zhi)流(liu)電機。

交流電機(ji)可(ke)分：單相電機(ji)和三(san)相電機(ji)

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(bu)電(dian)動機(ji)的轉(zhuan)子轉(zhuan)速總是略低于旋轉(zhuan)磁場的同(tong)步(bu)轉(zhuan)速。

同(tong)步電動機的(de)轉子轉速與(yu)負載(zai)大(da)小無關而始終保持為同(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)動機(ji)(ji)又分為齒輪減(jian)(jian)速電(dian)動機(ji)(ji)、電(dian)磁(ci)減(jian)(jian)速電(dian)動機(ji)(ji)、力矩電(dian)動機(ji)(ji)和爪極同(tong)步電(dian)動機(ji)(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度的交(jiao)流(liu)電。將(jiang)這兩(liang)相(xiang)交(jiao)流(liu)電分別送(song)入兩(liang)組(zu)(zu)(zu)或四組(zu)(zu)(zu)電機(ji)線圈繞組(zu)(zu)(zu)，就(jiu)在電機(ji)內(nei)形成(cheng)旋(xuan)轉(zhuan)的磁(ci)場(chang)(chang)，旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)在電機(ji)轉(zhuan)子(zi)內(nei)產生感應(ying)電流(liu)，感應(ying)電流(liu)產生的磁(ci)場(chang)(chang)與旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)方(fang)向相(xiang)反(fan)，被旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)(chang)推拉進入旋(xuan)轉(zhuan)狀態，由于轉(zhuan)子(zi)必須切割磁(ci)力線才能產生感應(ying)電流(liu)，因此轉(zhuan)子(zi)轉(zhuan)速(su)必須低于旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)轉(zhuan)速(su)，故(gu)稱異步電機(ji)。

三相異步電機不必通過電容移相，本身就有相差120度的三相交流(liu)電(dian)，故產生的旋(xuan)轉磁場更均(jun)勻，效率更高。

永磁(ci)(ci)同(tong)(tong)步交流電(dian)(dian)(dian)動機的磁(ci)(ci)場由永久磁(ci)(ci)鐵(tie)產(chan)生，轉子線圈(quan)通過電(dian)(dian)(dian)刷(shua)供電(dian)(dian)(dian)，轉速與交流電(dian)(dian)(dian)頻率(lv)為整倍數(shu)（分數(shu)）關系(xi)（視轉子線圈(quan)繞組數(shu)而定(ding)），故(gu)稱同(tong)(tong)步電(dian)(dian)(dian)機。

轉(zhuan)子(zi)線圈通過電(dian)(dian)(dian)刷(shua)供電(dian)(dian)(dian)，定(ding)子(zi)通過線圈繞(rao)組產生旋轉(zhuan)磁場的電(dian)(dian)(dian)機，按(an)轉(zhuan)子(zi)線圈與定(ding)子(zi)線圈的串、并聯(lian)關系分別(bie)稱串勵、并勵電(dian)(dian)(dian)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極之(zhi)間）的(de)(de)相互吸引下，使(shi)電(dian)機(ji)旋轉(zhuan)。改(gai)(gai)變(bian)電(dian)刷的(de)(de)位置，就可以改(gai)(gai)變(bian)定轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)磁(ci)極夾角（假設以定子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)磁(ci)極為夾角起(qi)始邊，轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)磁(ci)極為另(ling)一(yi)邊，由轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)磁(ci)極指向定子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)磁(ci)極的(de)(de)方(fang)(fang)向就是電(dian)機(ji)的(de)(de)旋轉(zhuan)方(fang)(fang)向）的(de)(de)方(fang)(fang)向，從而改(gai)(gai)變(bian)電(dian)機(ji)的(de)(de)旋轉(zhuan)方(fang)(fang)向。

電動汽車電機結構

1、永磁式直流電機：

由定子磁極(ji)、轉子、電刷、外殼等組(zu)成。

定子磁極采(cai)用永(yong)磁體（永(yong)久磁鋼），有鐵氧體、鋁(lv)鎳(nie)鈷、釹鐵硼等材料。按其結構形式可分為(wei)圓筒(tong)型(xing)和瓦塊型(xing)等幾(ji)種。

轉子一般(ban)采用硅鋼片疊壓而成，漆(qi)包線繞(rao)在轉子鐵(tie)心的兩槽之間(jian)（三槽即(ji)有三個繞(rao)組），其各接頭(tou)分別焊在換向(xiang)器(qi)的金屬片上。

電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)(shua)是連接電(dian)(dian)源與轉子繞組(zu)的導電(dian)(dian)部件(jian)，具備導電(dian)(dian)與耐磨(mo)兩(liang)種性能。永磁電(dian)(dian)機的電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)(shua)使用(yong)單性金屬(shu)片或金屬(shu)石墨(mo)(mo)電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)(shua)、電(dian)(dian)化石墨(mo)(mo)電(dian)(dian)刷(shua)(shua)(shua)(shua)。

2、無刷直流電機：

由永(yong)磁(ci)體轉子、多(duo)極繞組(zu)定子、位(wei)置傳(chuan)感器等組(zu)成。

無(wu)刷直流(liu)電機(ji)的特(te)點(dian)是無(wu)刷，采(cai)用半導體開關(guan)器(qi)件(jian)（如霍爾元件(jian)）來(lai)實現(xian)電子(zi)換向的，即用電子(zi)開關(guan)器(qi)件(jian)代替傳(chuan)統(tong)的接觸式換向器(qi)和電刷。它具有(you)可(ke)靠性高(gao)、無(wu)換向火花、機(ji)械噪聲低等優點(dian)。

位(wei)置(zhi)(zhi)傳感器按轉子位(wei)置(zhi)(zhi)的(de)變化，沿(yan)著一定次(ci)序(xu)對定子繞(rao)組的(de)電流(liu)進行換流(liu)（即檢測轉子磁極相對定子繞(rao)組的(de)位(wei)置(zhi)(zhi)，并(bing)在確定的(de)位(wei)置(zhi)(zhi)處(chu)產生位(wei)置(zhi)(zhi)傳感信(xin)號，經信(xin)號轉換電路(lu)處(chu)理后去控(kong)制功(gong)率開關電路(lu)，按一定的(de)邏輯關系進行繞(rao)組電流(liu)切換）。

位置傳感器有磁敏式(shi)、光電(dian)式(shi)和電(dian)磁式(shi)三(san)種類型(xing)。

采用磁敏式位置傳(chuan)感器的(de)(de)無刷(shua)直(zhi)流電(dian)動(dong)機(ji)，其磁敏傳(chuan)感器件(jian)（例如(ru)霍(huo)爾元件(jian)、磁敏二極(ji)(ji)管、磁敏詁(gu)極(ji)(ji)管、磁敏電(dian)阻器或專用集成電(dian)路等）裝在定子(zi)組件(jian)上，用來檢測永磁體、轉(zhuan)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)時產生的(de)(de)磁場變(bian)化。電(dian)動(dong)汽車多用的(de)(de)是霍(huo)爾元件(jian)。

采用(yong)(yong)光(guang)(guang)電(dian)式位(wei)置(zhi)傳感(gan)器的無刷直(zhi)流電(dian)動機，在(zai)定子(zi)(zi)組件(jian)上按一定位(wei)置(zhi)配置(zhi)了(le)光(guang)(guang)電(dian)傳感(gan)器件(jian)，轉子(zi)(zi)上裝有遮光(guang)(guang)板，光(guang)(guang)源為發(fa)光(guang)(guang)二(er)極管或小(xiao)燈泡(pao)。轉子(zi)(zi)旋轉時(shi)，由于遮光(guang)(guang)板的作(zuo)用(yong)(yong)，定子(zi)(zi)上的光(guang)(guang)敏元器件(jian)將會按一定頻率間(jian)歇間(jian)生(sheng)脈沖信號。

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(xie)振電路等(deng)），當永磁(ci)體轉(zhuan)子位置(zhi)(zhi)發(fa)生變化時，電磁(ci)效(xiao)應將使電磁(ci)傳感器產生高頻調制(zhi)信號（其幅值隨轉(zhuan)子位置(zhi)(zhi)而變化）。

定子(zi)繞組的工作電壓由(you)位置傳感器輸出(chu)控制(zhi)的電子(zi)開關電路提供。

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/停車、加速/減(jian)速(su)，低速(su)或爬坡時(shi)要(yao)求(qiu)高轉(zhuan)矩(ju)，高速(su)行駛時(shi)要(yao)求(qiu)低轉(zhuan)矩(ju)，并要(yao)求(qiu)變速(su)范圍大。而工業電機通(tong)常優化在額定(ding)的(de)工作點。因(yin)此，電動(dong)汽車(che)驅(qu)動(dong)電機比較獨(du)特，應(ying)單獨(du)歸為(wei)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、電動汽車驅動電機(ji)需要有4-5倍的過載(zai)以滿足短(duan)時加(jia)速(su)或爬坡的要求；而(er)工業電機(ji)只要求有2倍的過載就(jiu)可以(yi)了。

2、電動汽車的最高轉速要求達到在公路上巡航時(shi)基本速度(du)的4-5倍，而工業電機只需要達到(dao)恒功率是基本(ben)速度(du)的(de)2倍即(ji)可。

3、電(dian)動(dong)(dong)汽車驅動(dong)(dong)電(dian)機需(xu)要根據(ju)(ju)車型(xing)和(he)駕(jia)駛員的駕(jia)駛習慣設計，而(er)工(gong)業電(dian)機只(zhi)需(xu)根據(ju)(ju)典型(xing)的工(gong)作(zuo)模式(shi)設計。

4、電動(dong)汽車(che)驅動(dong)電機要求有高度(du)功率(lv)密度(du)（一般要求達到1kw/kg以內）和好的(de)(de)效率(lv)(lv)(lv)圖（在(zai)(zai)較(jiao)寬的(de)(de)轉速(su)范(fan)圍(wei)和轉矩范(fan)圍(wei)內都有較(jiao)高的(de)(de)效率(lv)(lv)(lv)），從(cong)而(er)能夠降(jiang)低車重，延長續駛里程；而(er)工業電機通常對(dui)功(gong)率(lv)(lv)(lv)密度、效率(lv)(lv)(lv)和成本進行(xing)綜合考慮，在(zai)(zai)額定工作點附近(jin)對(dui)效率(lv)(lv)(lv)進行(xing)優化(hua)。

5、電動(dong)汽(qi)車(che)驅(qu)動(dong)電機要求(qiu)工作(zuo)可控性(xing)高(gao)、穩態(tai)精度高(gao)、動(dong)態(tai)性(xing)能好(hao)；而(er)工業(ye)電機只(zhi)有某一種(zhong)特定的性(xing)能要求(qiu)。

6、電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)驅動(dong)電(dian)機被裝(zhuang)在(zai)機動(dong)車(che)上(shang)，空(kong)間小，工(gong)作在(zai)高溫(wen)、壞天(tian)氣、及頻繁振動(dong)等等惡劣環境下。而工(gong)業電(dian)機通(tong)常在(zai)某(mou)一(yi)個固定位置工(gong)作。