新能源汽車具有環(huán)保、節(jié)約、簡單三大優(yōu)勢。在純電動汽車上體現(xiàn)尤為明顯：以電動機代替燃油機，由電機驅動而無需自動變速箱。相對于自動變速箱，電機結構簡單、技術成熟、運行可靠。

 

傳統(tǒng)的內燃機能高效產生轉矩時的轉速限制在一個窄的范圍內，這就是為何傳統(tǒng)內燃機汽車需要龐大而復雜的變速機構的原因；而電動機可以在相當寬廣的速度范圍內高效產生轉矩，在純電動車行駛過程中不需要換擋變速裝置，操縱方便容易，噪音低。

 

與混合動力汽車相比，純電動車使用單一電能源，電控系統(tǒng)大大減少了汽車內部機械傳動系統(tǒng)，結構更簡化，也降低了機械部件摩擦導致的能量損耗及噪音，節(jié)省了汽車內部空間、重量。電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，驅動電機及其控制系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件（電池、電機、電控）之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。

 

電動汽車中的燃料電池汽車FCV、混合動力汽車HEV和純電動汽車EV三大類都要用電動機來驅動車輪行駛，選擇合適的電動機是提高各類電動汽車性價比的重要因素，因此研發(fā)或完善能同時滿足車輛行駛過程中的各項性能要求，并具有堅固耐用、造價低、效能高等特點的電動機驅動方式顯得極其重要。

 

驅動電機系統(tǒng)是新能源車三大核心部件之一。電機驅動控制系統(tǒng)是新能源汽車車輛行使中的主要執(zhí)行結構，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車的整個驅動系統(tǒng)包括電動機驅動系統(tǒng)與其機械傳動機構兩個部分。電機驅動系統(tǒng)主要由電動機、功率轉換器、控制器、各種檢測傳感器以及電源等部分構成，結構如下圖2所示。電動機一般要求具有電動、發(fā)電兩項功能，按類型可選用直流、交流、永磁無刷或開關磁阻等幾種電動機，如圖3。功率轉換器按所選電機類型，有 DC/DC 功率變換器、DC/AC 功率變換器等形式，其作用是按所選電動機驅動電流要求，將蓄電池的直流電轉換為相應電壓等級的直流、交流或脈沖電源。

 

電機是應用電磁感應原理運行的旋轉電磁機械，用于實現(xiàn)電能向機械能的轉換。運行時從電系統(tǒng)吸收電功率，向機械系統(tǒng)輸出機械功率。電機驅動系統(tǒng)主要由電機、控制器（逆變器）構成，驅動電機和電機控制器所占的成本之比約為1:1，根據設計原理與分類方式的不同，電機的具體構造與成本構成也有所差異。電機的控制系統(tǒng)主要起到調節(jié)電機運行狀態(tài)，使其滿足整車不同運行要求的目的。針對不同類型的電機，控制系統(tǒng)的原理與方式有很大差別。

 

圖 2 電動機驅動系統(tǒng)的基本組成框圖

 

圖3 電機的分類（按原理）

 

 

比較四種常用電機驅動系統(tǒng)的應用以及優(yōu)缺點等。

 

1.電動汽車電機的基本要求有以下幾點：

 

（1）電機結構緊湊、尺寸小，封裝尺寸有限，必須根據具體產品進行特殊設計。

 

（2）重量輕，以減輕車輛的整體重量。應盡量采用鋁合金外殼，同時轉速要高，以減輕整車的質量，增加電機與車體的適配性，擴大車體可利用空間，從而提高乘坐的舒適性。

 

（3）可靠性高、失效模式可控，以保證乘車者的安全。

 

（4）提供精確的力矩控制，動態(tài)性能較好。

 

（5）效率高，功率密度較高。要保證在較寬的轉速和轉矩范圍內都有很高的效率， 以降低功率損耗，提高一次充電的續(xù)駛里程。

 

（6）成本低，以降低車輛生產的整體費用。

 

（7）調速范圍寬。應包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)，低速運行輸出的恒定轉矩大，以滿足汽車快速啟動、加速、負荷爬坡等要求；高速運行輸出恒定功率，有較大的調速范圍，以滿足平坦的路面、超車等高速行駛的要求。

 

（8）瞬時功率大，過載能力強。要保證汽車具有4~5倍的過載能力，以滿足短時內加速行駛與最大爬坡的要求。

 

（9）環(huán)境適應性好。要適應汽車本身行駛的不同區(qū)域環(huán)境，即使在較惡劣的環(huán)境中也能夠正常工作，具有良好的耐高溫、耐潮濕性能。

 

（10）制動再生效率高。在汽車減速時，能夠實現(xiàn)反饋制動，將能量回收并反饋回電池，使得電動汽車具有最佳能量利用率。

 

（11）其他。結構簡單，價格低廉，適合大批量生產，運行時噪聲低，使用維修方便。

 

（12）與一般工業(yè)用電機不同，用于汽車的驅動電機應具有調速范圍寬、起動轉矩大、后備功率高、效率高的特性，此外，還要求可靠性高、耐高溫及耐潮、結構簡單、成本低、維護簡單、適合大規(guī)模生產等。未來我國電動汽車用驅動電機系統(tǒng)將朝著永磁化、數(shù)字化和集成化方向發(fā)展。

 

2、異步電動機（感應電動機）在新能源汽車中的應用

 

（1）異步電動機介紹

 

感應電動機又稱“異步電動機”，即轉子置于旋轉磁場中，在旋轉磁場的作用下，獲得一個轉動力矩，因而轉子轉動。 轉子是可轉動的導體，通常多呈鼠籠狀。定子是電動機中不轉動的部分，主要任務是產生一個旋轉磁場。旋轉磁場并不是用機械方法來實現(xiàn)。而是以交流電通于數(shù)對電磁鐵中，使其磁極性質循環(huán)改變，故相當于一個旋轉的磁場。這種電動機并不像直流電動機有電刷或集電環(huán)，依據所用交流電的種類有單相電動機和三相電動機。

 

（2）異步電動機的特點

 

異步電動機有下面的優(yōu)點：結構緊湊、堅固耐用；運行可靠、維護方便；價格低廉，體積小、質量輕；環(huán)境適應性好；轉矩脈動低，噪聲低。交流異步電動機成本低而且可靠性高，逆變器即便損壞而產生短路時也不會產生反電動勢，所以不會出現(xiàn)急剎車的可能性。因此，廣泛應用于大型高速的電動汽車中。三相籠型異步電動機的功率容量覆蓋面很廣，從零點幾瓦到幾千瓦。它可以采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高、對環(huán)境的適應性好，并且能夠實現(xiàn)再生制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高、重量約要輕一半左右。

 

同時它有下面的缺點：功率因數(shù)低，運行時必須從電網吸收無功電流來建立磁場；控制復雜，易受電機參數(shù)及負載變化的影響；轉子不易散熱；調速性能差，調速范圍窄。

 

優(yōu)勢分析：新能源汽車專用的電動機，通過從電池中獲取有限的能量產生動作，所以要求其在各種環(huán)境下的效率都要很好。因而，在性能上要求比一般工業(yè)用的電動機更加嚴格。適合作為電動汽車專用的電機需要滿足幾個特性：由高速化而生的小型輕量化（堅固性）、高效性（一次充電后的續(xù)駛里程長）、低速大轉矩情況下的大范圍內的恒定輸出特性、壽命長以及高可靠性、低噪聲性和成本低廉。 但是現(xiàn)實中全部滿足以上幾個特性的電機還未被開發(fā)出來。目前更適于新能源汽車的電機是交流異步電機和PM電動機。

 

（3）異步電動機的控制系統(tǒng)

 

由于交流三相感應電機不能直接使用直流電，因此需要逆變裝置進行轉換控制。新能源汽車減速或制動時，電機處在發(fā)電制動狀態(tài)，給蓄電池充電，實現(xiàn)機械能轉換為電能。在新能源汽車上，由功率半導體器件構成的 PWM 功率逆變器把蓄電池電源提供的直流電變換為頻率和幅值都可以調節(jié)的交流電。三相異步電動機逆變器的控制方法主要有 V/f恒定控制法、轉差率控制法、矢量控制法和直接轉矩控制法（DTC）。20世紀90年代以前主要使用前兩種控制方式，但是因轉速控制范圍小，轉矩特性不理想，而對于需頻繁起動、加減速的電動車并不適合?，F(xiàn)在，后兩種控制方式目前處于主流的地位。

 

（4）異步電動機的應用現(xiàn)狀

 

在美國，異步電動機應用的較多，這也被人為是和路況有關。在美國，高速公路已經具有一定的規(guī)模，除了大城市外，汽車一般以一定的高速持續(xù)行駛，所以能夠實現(xiàn)高速運轉而且在高速時有較高效率的異步電動機得到廣泛應用。在我國，隨著高速公路規(guī)模的發(fā)展，交流異步電動機在新能源汽車上的應用也會越來越重要。

 

3、永磁無刷電動機在新能源汽車中的應用

 

隨著近些年來電力電子技術、微電子技術、微型計算機技術、稀土永磁材料、傳感器技術與電機控制理論的快速發(fā)展，使得交流驅動技術逐漸成熟。相比于現(xiàn)有串勵或者并勵有刷直流電機驅動系統(tǒng)，永磁無刷電機擁有功率密度大、體積小、效率高、結構簡單牢固、易于維護等優(yōu)點，且采用永磁無刷電機作為驅動元件的電動汽車驅動系統(tǒng)運行和維護成本較低 ；采用全數(shù)字化和模塊化結構設計，使得驅動器接口靈活，控制能力更強，操作更加舒適；應用能量回饋制動技術，可以減少剎車片的磨損，同時又增加汽車續(xù)駛里程。

 

因此，基于電動汽車市場發(fā)展需要和技術現(xiàn)狀，設計開發(fā)可靠、低成本、性能優(yōu)良的全數(shù)字化電動汽車永磁無刷電機驅動系統(tǒng)，對于電動汽車產業(yè)的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。

 

（1）永磁同步電動機簡介

 

在電機內建立進行機電能量轉換所必需的氣隙磁場有兩種方法。一種是在電機繞組內通電流產生磁場，這種方法既需要有專門的繞組和相應的裝置，又需要不斷供給能量以維持電流流動，例如普通的直流電機和同步電機。另一種是由永磁體來產生磁場，這種方法既可簡化電機結構，又可節(jié)約能量。由永磁體產生磁場的電機就是永磁電機。

 

它利用永磁體建立勵磁磁場的同步電動機，其定子產生旋轉磁場，轉子用永磁材料制成。同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉換，需要有一個直流磁場而產生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機。

 

（2）永磁同步電動機的特點

 

永磁同步電動機有以下優(yōu)點：功率因數(shù)大，效率高，功率密度大；結構簡單、便于維護，使用壽命較長、可靠性高；調速性能好，精度高；具有良好的瞬時特性，轉動慣量低， 響應速度快；頻率高，輸出轉矩大，極限轉速和制動性能優(yōu)于其他類型的電機；采用電子功率器件作為換向裝置，驅動靈活，可控性強；形狀和尺寸靈活多樣，便于進行外形設計；采用稀土永磁材料后電機的體積小、質量輕。

 

但是永磁同步電動機也有以下缺點：電機造價較高；在恒功率模式下，操縱較為復雜，控制系統(tǒng)成本較高；弱磁能力差，調速范圍有限；功率范圍較小，受磁材料工藝的影響和限制，最大功率僅為幾十千瓦；低速時額定電流較大，損耗大，效率較低；永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象，將降低永磁電動機的性能，嚴重時還會損壞電動機，在使用中必須嚴格控制，使其不發(fā)生過載。永磁材料磁場不可變，要想增大電機的功率，其體積會很大；抗腐蝕性差；不易裝配。

 

（3）永磁電機作為驅動電機的優(yōu)越性

 

①轉矩、功率密度大、起動力矩大。永磁電機氣隙磁密度可大大提高，電機指標可實現(xiàn)最佳設計，使得電機體積縮小、重量減輕，同容量的稀土永磁電機體積、重量、所用材料可以減輕 30%左右。永磁驅動電機起動轉矩大，在汽車啟動時能提供有效地啟動轉矩，滿足汽車的運行需求。

 

②力能指標好。Y系列電機在60%的負荷下工作時,效率下降15% ,功率因數(shù)下降 30%，力能指標下降 40%。而永磁電機的效率和功率因數(shù)下降甚微,當電機只有 20%負荷時,其力能指標仍為滿負荷的 80%以上。同時永磁無刷同步電機的恒轉矩區(qū)比較長,一直延伸到電機最高轉速的50%左右,這對提高汽車的低速動力性能有很大幫助。

 

③高效節(jié)能。在轉子上嵌入稀土永磁材料后,在正常工作時轉子與定子磁場同步運行,轉子繞組無感生電流,不存在轉子電阻和磁滯損耗,提高了電機效率。永磁電機不但可減小電阻損耗,還能有效地提高功率因數(shù)。如在25%-120%額定負載范圍內永磁同步電機均可保持較高的效率和功率因素。

 

④結構簡單、可靠性高。用永磁材料勵磁,可將原勵磁電機中勵磁線圈由一塊或多塊永磁體替代,零部件大量減少,在結構上大大簡化，改善了電機的工藝性,而且電機運行的機械可靠性大為增強,壽命增加。轉子繞組中不存在電阻損耗,定子繞組中幾乎不存在無功電流，電機溫升低,這樣也可以使整車冷卻系統(tǒng)的負荷降低,進一步提高整車運行的效率。

 

（4）永磁同步電機的控制系統(tǒng)

 

永磁電機的控制技術與感應電機類似，控制策略上主要集中在提高低速轉矩特性和高速恒功率特性上。目前，永磁同步電機低速時常采用矢量控制，包括氣隙磁場定向、轉子磁鏈定向、定子磁鏈定向等；而在高速運行時，永磁同步電機通常采用弱磁控制。

 

（5）永磁電機應用現(xiàn)狀

 

稀土永磁電機的設計理論、計算方法、檢測技術和制造工藝正不斷地完善和發(fā)展,永磁材料的性能和可靠性正不斷地提高。電力電子技術、大規(guī)模集成電路和計算機技術的快速發(fā)展也對永磁驅動電機的發(fā)展起到了積極的促進作用。隨著未來混合動力汽車和純電動汽車的快速發(fā)展,永磁驅動電機將迎來一個更為快速發(fā)展的時期,其發(fā)展趨勢也將呈現(xiàn)以下特點:高功率密度、高轉矩密度、高可控性、高效率、高性能、高價格比等,以滿足混合動力汽車和純電動汽車的實際需求。

 

4、開關磁阻電動機在新能源汽車中的應用

 

（1）開關磁阻電動機簡介

 

開關磁阻電動機（Switched Reluctance Drive ：SRD）是繼變頻調速系統(tǒng)、無刷直流電動機調速系統(tǒng)之后發(fā)展起來的最新一代無級調速系統(tǒng)，是集現(xiàn)代微電子技術、數(shù)字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現(xiàn)代電磁理論、設計和制作技術為一體的光、機、電一體化高新技術。它具有調速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調速系統(tǒng)的優(yōu)點。

 

開關磁阻電機覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅動調速系統(tǒng)。使的開關磁阻電機存在許多潛在的領域，在各種需要調速和高效率的場合均能得到廣泛使用（電動車驅動、通用工業(yè)、家用電器、紡織機械、電力傳動系統(tǒng)等各個領域）。

 

開關磁阻電動機工作原理：開關磁阻電動機的運行遵循“磁阻最小原理”——磁通總要沿磁阻最小的路徑閉合。而具有一定形狀的鐵心在移動到最小磁阻位置時，必使自己的主軸線與磁場的軸線重合。

 

（2）開關磁阻電機特點

 

它的結構比其它任何一種電動機都要簡單，在電動機的轉子上沒有滑環(huán)、繞組和永磁體等，只是在定子上有簡單的集中繞組，繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護修理容易。因而可靠性好，轉速可達15000 r/min。效率可達85%～93%呢，比交流感應電動機要高。損耗主要在定子，電機易于冷卻；轉子元永磁體，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉矩一速度特性，而且在很廣的范圍內保持高效率。更加適合電動汽車動力性能要求。

 

開關磁阻電機還具有在較寬轉速和轉矩范圍內高效運行、控制靈活、可四象運行、響應速度快、成本較低等優(yōu)點。工藝性好，適用于高速，環(huán)境適應性強；電機轉矩的方向與繞組電流的方向無關；適用于頻繁啟停以及正反向轉換運行；啟動電流小，轉矩大；可控參數(shù)多，調速性能好；具有較強的再生制動能力；定子和轉子的材料均采用硅鋼片，易于獲取和回收利用。

 

但開關磁阻電機有轉矩波動大、需要位置檢測器、系統(tǒng)非線性特性，磁場為跳躍性旋轉，控制系統(tǒng)復雜；對直流電源會產生很大的脈沖電流等缺點。位置檢測器是開關磁阻電動機的關鍵器件，其性能對開關磁阻電動機的控制操作有重要影響。由于開關磁阻電動機為雙凸極結構，不可避免地存在轉矩波動，噪聲是開關磁阻電動機最主要的缺點。但近年來的研究表明，采用合理的設計、制造和控制技術，開關磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。另外，由于開關磁阻電動機輸出轉矩波動較大，功率變換器的直流電流波動也較大，所以在直流母線上需要裝置一個很大的濾波電容器。

 

（3）開關磁阻電動機的控制系統(tǒng)

 

開關磁阻電動機驅動系統(tǒng)的核心是開關磁阻電動機(SRM)，它涉及到電動機，電力電子，微機，控制，光電轉換，角度測量等等多學科知識，結構比較復雜，控制系統(tǒng)要求也比較獨特，感應電動機和永磁同步電動機的控制方法通常難以滿足系統(tǒng)的控制要求。目前電動汽車應用較少。它的主要研究方向是模型研究。由于開關磁阻電機具有明顯的非線性特性，系統(tǒng)難于建模，一般的線性控制方式不適于開關磁阻電機系統(tǒng)。目前主要利用模糊邏輯控制、神經網絡控制等。

 

它的控制系統(tǒng)包括功率變換器、控制器和位置傳感器及速度檢測器等部分。

 

①功率變換器

 

開關磁阻電動機的勵磁繞組，無論通過正向電流或反向電流，其轉矩方向不變，期換向，每相只需要一個容量較小的功率開關管，功率變換器電路較簡單，不會出現(xiàn)直通故障，可靠性好，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的軟啟動和四象限運行，具有較強的再生制動能力。成本比交流三相感應電動機的逆變器控制系統(tǒng)要低。

 

②控制器

 

控制器由微處理器、數(shù)字邏輯電路等元件組成。微處理器根據駕駛員輸入的命令，同時對位置檢測器、電流檢測器所反饋的電動機轉子位置，進行分析、處理，并在瞬間做出決策，發(fā)出一系列執(zhí)行命令，來控制開關磁阻電動機適應電動汽車不同條件下運行?？刂破餍阅芎脡暮驼{節(jié)的靈活性，取決于微處理器的軟件和硬件的性能配合關系。

 

③位置檢測器

 

開關磁阻電動機需要高精度的位置檢測器，來為控制系統(tǒng)提供電動機轉子的位置、轉速和電流的變化信號，并要求有較高的開關頻率以降低開關磁阻電動機的噪聲。

 

5、直流電動機在新能源汽車中的應用

 

直流電機可分為永磁式直流電機和繞組勵磁式電機兩種。一般小功率采用前者， 大功率采用后者，下面主要討論后者。

 

（1）直流電動機簡介

 

直流電機:將直流電能轉化成機械能（直流電動機）或將機械能轉化為直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉電機。

 

直流電機的結構應由定和轉子兩大部分組成。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。

 

有刷直流電動機被廣泛用于要求轉速可調、調速性能好，以及頻繁起動、制動和反轉的場合。

 

（2）直流電動機的特點

 

直流電動機有下面的優(yōu)點：結構簡單；具有優(yōu)良的電磁轉矩控制特性，可實現(xiàn)基速以下恒轉矩、基速以上恒功率，可滿足汽車對動力源低速高轉矩、高速低轉矩的要求；可頻繁快速啟動、制動和反轉；調速平滑、無級、精確、方便，范圍廣；抗過載能力強，能夠承受頻繁的沖擊負載；控制方法簡單，只需要用電壓控制，不需要檢測磁極位置。

 

但是它也有下面缺點：設有電刷和換向器，高速和大負荷運行時換向器表面易產生電火花，同時換向器維護困難，很難向大容量、高速度發(fā)展，此外電火花會產生電磁干擾；不宜在多塵、 潮濕、易燃易爆的環(huán)境中使用；價格高、體積和質量大。其中電火花產生的電磁干擾，對高度電子化的電動汽車來說將是致命的。隨著電子力子技術和控制理論的發(fā)展，相對于其它驅動系統(tǒng)而言，直流電機在電動汽車中的應用已處于劣勢，目前已逐漸被淘汰。

 

（3）直流電機的控制系統(tǒng)

 

直流電機控制系統(tǒng)主要由斬波器和中央控制器構成，根據直流電機輸出轉矩的需要，通過斬波器來控制電機的輸入電壓、電流，來控制和驅動直流電機的運行。

 

6、各種電機的比較

 

我們先比較各種電機的發(fā)展歷史，從圖4上我們可以看到，有刷直流電機、一般同步電機、感應電機與有刷磁鐵電機商品化歷史最長，其產品更新?lián)Q代不斷，而且迄今還在應用。而自上世紀80年代開始進入商品化的表面永磁同步電機與1990年代以來研制開發(fā)的開關磁阻電機、內置式永磁同步電機以及最新的同步磁阻電機相繼進入市場，并在電動汽車與混合動力車上獲得應用。

 

圖4：各種電機的發(fā)展歷史比較

 

就目前發(fā)展水平，各類驅動電機基本性能比較如下：

 

圖5：各類驅動電機基本性能比較

 

圖6：各類驅動電機基本性能比較

 

然后再比較各種電機在哪些新能源汽車上應用比較廣。異步電機主要應用在純電動汽車，永磁同步電機主要應用在混合動力汽車中，開關磁阻電機目前主要應用在客車中。而從中國不同種類新能源汽車驅動電機的應用來看，目前交流異步感應電機和開關磁阻電機主要應用于新能源商用車,特別是新能源客車，開關磁阻電機的實際裝配應用較少；永磁同步電機主要應用于新能源乘用車。

 

 

(1)交流異步電機驅動系統(tǒng)我國已建立了具有自主知識產權異步電機驅動系統(tǒng)的開發(fā)平臺，形成了小批量生產的開發(fā)、制造、試驗及服務體系；產品性能基本滿足整車需求，大功率異步電機系統(tǒng)已廣泛應用于各類電動客車；通過示范運行和小規(guī)模市場化應用，產品可靠性得到了初步驗證。

 

(2)開關磁阻電機驅動系統(tǒng)已形成優(yōu)化設計和自主研發(fā)能力，通過合理設計電機結構、改進控制技術，產品性能基本滿足整車需求；部分公司已具備年產2000套的生產能力，能滿足小批量配套需求，目前部分產品已配套整車示范運行，效果良好。

 

(3)無刷直流電機驅動系統(tǒng)國內企業(yè)通過合理設計及改進控制技術，有效提高了無刷直流電機產品性能，基本滿足電動汽車需求；已初步具有機電一體化設計能力。

 

(4)永磁同步電機驅動系統(tǒng)已形成了一定的研發(fā)和生產能力，開發(fā)了不同系列產品，可應用于各類電動汽車；產品部分技術指標接近國際先進水平，但總體水平與國外仍有一定差距；基本具備永磁同步電機集成化設計能力；多數(shù)公司仍處于小規(guī)模試制生產，少數(shù)公司已投資建立車用驅動電機系統(tǒng)專用生產線。

 

(5)永磁電機材料永磁電機的主要材料有釹鐵硼磁鋼、硅鋼等。部分公司掌握了電機轉子磁體先裝配后充磁的整體充磁技術。國內研制的釹鐵硼永磁體最高工作溫度可280℃，但技術水平仍與德國和日本有較大差距。硅鋼是制造電機鐵芯的重要磁性材料，其成本占電機本體的20%左右，其厚度對鐵耗有較大影響，日本已生產出0.27mm硅鋼片用于車用電機，我國僅開發(fā)出0.35mm硅鋼片。

 

7、新能源汽車驅動電機未來展望

 

新能源汽車驅動電機目前的發(fā)展方向有以下幾方面：小型輕量化；高效性；更出色的轉矩特性；使用壽命長，可靠性高；噪聲低；價格低廉。隨著時間的推移，新能源驅動電機的發(fā)展呈現(xiàn)了下面的趨勢：

 

①電機本體永磁化：永磁電機具有高轉矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等優(yōu)點。我國具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性能永磁電機是我國車用驅動電機的重要發(fā)展方向。

 

②電機控制數(shù)字化：專用芯片及數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，促進了電機控制器的數(shù)字化，提高了電機系統(tǒng)的控制精度，有效減小了系統(tǒng)體積。

 

③電機系統(tǒng)集成化：通過機電集成（電機與發(fā)動機集成或電機與變速箱集成）和控制器集成，有利于減小驅動系統(tǒng)的重量和體積，可有效降低系統(tǒng)制造成本。

 

下面談談多種未來的電機，隨著新能源汽車驅動技術的快速發(fā)展，許多新結構或新概念電機已經投入研究。其中新型永磁無刷電機是目前最有前景的電機之一，包括混合勵磁型、輪轂型、雙定子型、記憶型以及磁性齒輪復合型等。此外非晶電機也開始走進新能源汽車領域，作為新一代高性能電機，其自身的優(yōu)越性必將對新能源汽車產業(yè)的發(fā)展起到巨大的推動作用。

 

（1）混合勵磁電機

 

混合勵磁電機是在保持電機較高效率的前提下，改變電機的拓撲結構，由兩種勵磁源共同產生電機主磁場，實現(xiàn)電機主磁場的調節(jié)和控制，改善電機調速、驅動性能或調壓特性的一類新型電機。其不僅繼承了永磁電機的諸多特點，而且還具有電勵磁電機氣隙磁場平滑可調的優(yōu)點。如永磁開關磁阻電機和永磁同步磁阻電機。

 

（2）雙定子永磁電機

 

雙定子電機是在現(xiàn)有電機體積不變的基礎上增加定子的個數(shù)，使氣隙數(shù)量由一層變?yōu)閮蓪踊蛘叨鄬拥囊环N新型永磁無刷電機。由于轉矩的疊加，作用于轉子上的電磁轉矩也會相應增加，從而提高電機整體的轉矩密度和功率密度。由于這種電機的機械集成度較高，所以其具有響應快、動態(tài)特性好，結構材料利用率高和驅動靈活等特點。

 

（3）記憶電機

 

記憶電機又稱為磁通可控永磁電機，與一般永磁電機的區(qū)別在于，永磁材料本身的磁化程度能夠在很短的時間內通過施加充磁或者去磁電動勢而得到改變， 并且充磁和去磁之后其磁化程度也能被保留住記憶。因此具有更寬的調速范圍，同時可以避免產生額外的勵磁損耗，實質上是一種新的簡單高效的弱磁控制技術。

 

（4）磁性齒輪永磁無刷復合電機

 

該電機是一種集成無刷直流驅動電機和共軸磁性齒輪的復合電機。所謂共軸磁性齒輪是一種基于調磁諧波原理的高性能、無接觸的變速傳遞裝置。這種電機巧妙地利用了共軸磁性齒輪內轉子的中空部分，將電機定子嵌入其中，將輪胎直接鉚合在齒輪外轉子上，實現(xiàn)了電機、磁性齒輪、輪胎的一體化，有效地提高了空間利用率。

 

（5）非晶電機

 

非晶電機是一種利用非晶合金取代傳統(tǒng)硅鋼片作為鐵心材料的高效、節(jié)能、無污染的新型電機。其在高頻下的損耗極低，具有很高的效率；與相同標準的普通電機相比，體積和質量大大減小，極大地提高了能源和資源的利用率。對于同樣的新能源汽車，若使用非晶電機可以增加其行駛里程30%以上，而在相同行駛里程的情況下，電池可以節(jié)省 30%的費用?？傊?，非晶電機憑借其高效率、高功率密度等優(yōu)勢將成為替代傳統(tǒng)電機的下一代高效電機。