2014年中国电动汽车用驱动电机系统的特点及分类

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内容提要：电动机的类型对电气驱动系统以及电动4i整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。目前正在应用或开发的电动车电动机土要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机、开关磁阻电动机四类。

l、直流驱动系统

直流电动机结构简单，具有优良的电磁转矩控制特性，所以直到20世纪80年代中期．它仍是国内外的主要研发对象。而且，目I；{『国内用r电动车的绝大多数是直流驱动系统。但普通直流电动机的机械换向结构易产生电火花，不宜在多尘、潮湿、易燃易爆环境中使用，其换向器维护困难，很难向大容量、高速度发展。此外，电火花产生的电磁千扰，对高度电子化的电动汽车来说将是致命的。此外，直流电动机价格高、体积和重量大。随着控制理论和电力电子技术的发展，直流驱动系统与其它驱动系统相比，已大大处于劣势。因此，前国外各人公口d研制的电动车电气驱动系统己逐渐淘汰fr直流驱动系统。

2、感应电动机

电动车感应电动机与一般感应电动机相比较具有以下特征：(1)稳定运行时，与散感应电动机工况相似。(2)驱动电动机没有一‘般感应电动机的起动过程，转差率小，转子上的集肤效应不明显。(3)运行频率不是50Hz，而是远远在此之上。(4)采用变频调速方式时，转速与极数之问没有严格对应关系。为此，电动车感应电动机设计方面如下特点：(1)尽力扩大恒转矩区，使电动机在高速运转时也能有较高转矩。而要提高转矩，则需尽量减小定转子之间的气隙，同时减小漏抗。(2)更注霞电动机的电磁优化设计，使转矩、功率和效率等因素达到综合最优。(3)减少重量、体积，以增加与车体的适配性．

3、永磁无刷电动机

永磁无刷电动机系统可以分为两类。一类是方波驱动的无刷直流电动机系统(BDCM)，另一类是永磁同步电动机系统(PMSM)，也称之为止弦波驱动的无刷直流电动机系统。BDCM系统不需要绝对位置传感器，一般采用霍尔元件或增量式码盘，也町以通过检测反电动势波形换相。PMSM系统一般需要绝对式码盘或旋转变压器等转子位置传感器。从磁铁所处不同位置的结构上看，永磁无刷电动机可以分成表面型、镶嵌型、深埋式等结构型式，在电动汽车中也有采用盘式结构或外转子结构的。深埋式永磁同步电动机因其有高的功率密度、有效的弱磁控制及方便的最大效率控制而在电动车应用领域倍受青睬，是当前电动车电动机研发的热点。用在电动车上的永磁同步电动机是将磁铁插入转子内部，得到同步旋转的磁极深埋式转子，这种电动机在结构设计方面主要有两个特征：①转于磁铁使用埋入式：②采用多极化设计。这种设计具有显著的优点：(1)、与将永磁体贴在转子表面的情况相比，将永磁体植入转子内部，则即使高速旋转，永磁体也不会飞散，为此就使设计10000r／min(转／分)以上的超高速电动机成为一叮能。(2)、对于要求的最大转矩而言，采用图3所示的转子结构，水磁电动机能做得更小。(3)、电机多极化设计也是降低成本的有效手段。下图表示了电动机永久磁铁用量占电动机总重量的百分比随电动机极数增加而减少的变化曲线。

4、开关磁阻电动机目前，开关磁限电动机(SPa4)已投入实际使用，法国FIAT公司研制的电动车和中国第二汽车制造厂研制的电动客车都曾采用了开关磁阻电动机。SRM是没有任何形式的转子导体和永久磁铁的无刷电动机，它的定子磁极和转子磁极都是凸的。由于SRM具有集中的定子绕组和脉冲电流。

其功率变换器可以采用更可靠的电路拓扑形式。sRM具有简单可靠、在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快、成本较低等优点。但s RM有转矩波动丈、噪声大、需要位置柃测器、系统非线性特性等缺点，所以，目前应用还受到限制。针对传统SRM的缺点，研制了永磁式开关磁阻电动机驱动系统(PMSRD)。通过高性能永磁钢的引入克服了传统SRM存在的换流相对较慢、能量利用率较低的缺点，增加了电机的比功率密度。

内容选自188bet金宝搏网站发布的《2013-2018年中国车用驱动电机行业市场战略研究及投资前景预测报告》