常见的电动机类型

我们可以将电动机看作是电动车的“内燃机”，电动机是一种能量转换效率很高的机器，相比内燃机30%多的工作效率，电动机通常都在85%以上，而且功率越大，工作效率也越高，而大型电机的效率甚至可以达到98%。 按照电源类型可以分为直流电机和交流电机，按照电动机按结构及工作原理可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。 4种典型电动机的性能特性 性能及类型 直流电动机 异步电动机 永磁同步电动机 开关磁阻电动机 转速范围/rpm 4000~6000 12000~20000 4000~10000 >15000 功率密度 低 中 高 较高 电动机重量 重 中 轻 轻 电动机体积 大 中 小 小 可靠性 一般 好 优良 好 结构坚固性 差 好 好 好 控制器成本 低 高 高 一般 一、直流电动机 电池储存电能，电能是以直流电的方式从电池输出经过转换器传至电动机。直流电动机按有刷直流电动机和无刷直流电动机区分，有刷直流电动机因维护不方便被无刷直流电动机取代，无刷直流电动机已成为入门级电动车所使用的最为普遍的一种类型。 根据电动车对电动机的技术要求，直流电动机能够满足电动车运行的基本需求，另外，无刷直流电动机也不需要用户在用车期间去考虑它的维护问题，基于这样的特性，无刷直流电动机成为入门级电动车的首选。 直流电机也存在一些弊端，其转速范围不算宽泛，而且最高转速仅为6000rpm左右，这样的转速属性很难满足电动车的工况需求，所以，有些厂商通过为其匹配二级减速器或具备一定传动齿比范围的CVT变速箱来弥补直流电动机在转速方面的短处。显然，这样的技术结构在空间布置以及重量控制方面对整车的设计都有不利的影响。当然，也可以只为电动机匹配一个单级减速器，但车辆的动力性能以及最高车速都会受到影响。 二、异步电动机 首先我们来了解一下什么是异步电机：异步电动机又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。 变频调速是电动机首先要具备的功能，因为，纯电动车的车轮由电动机和差速器组成的传动机构进行驱动，电动机本身的转速范围即可满足车辆的行驶需要，因此，从技术结构来看，变速箱不再是整个动力系统的必要装置，但是，在变频调速的性能方面，还是对电动机提出了较高的要求，另外，倒车也是日常驾驶时经常遇到的问题，所以，还需要电动机能够自如的在正反转状态间切换。 异步电动机具备变频调速的能力，其效果相当于我们所理解的装配有无级变速箱的车辆在加速时发动机转速与车速较为线性的对应关系。而上面提到的倒车问题，异步电动机也可轻易通过自身正反转的切换给予满足。 异步电动机实现动能回收也更为容易。车辆滑行或制动时，车轮反拖电动机转动，在这个工况下，电动机可进行发电并将电能回收到电池中，以此延长车辆的续航里程。 功能上能够满足电动车的技术需求，但其自身结构并不复杂，由此带来的是坚固耐用、工作状态稳定、成本易控等优势。 三、永磁同步电动机 永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。 永磁同步电动机的结构与上面提到的直流电动机相似，这样便可具备无刷直流电动机结构简单、运行可靠、功率密度大、调速性能好等特点。与此同时，由于永磁同步电动机采用的驱动方式不同于直流电动机，所以，在噪音以及控制精度环节，永磁同步电动机更胜一筹。 永磁同步电动机的使用对于电动车的乘坐舒适性也有帮助。通常情况下，我们把乘员舱的静音性当做衡量一款汽车舒适性的因素之一，对于一般用户而言，这样的衡量标准电动车同样适用。目前的电动车大多只提供一级减速器，所以，电动机的转速较高，受电动机驱动方式、装配精度以及各个部件间的匹配等因素影响，车辆行驶时电动机发出的噪音有可能影响到车内乘员的乘坐舒适性。当然，我们并不能否认整车隔音工程的作用，但仅评价对噪音源的控制，永磁同步电动机还是有一定优势，另外，它的体积也更小，换言之，布置更为灵活，更轻的自重对整车重量也有所贡献。 四、开关磁阻电动机 开关磁阻电动机是一个很具发展潜力的电动机，在同样具备结构简单、坚固耐用、工作可靠、效率高等优势外，它的调速系统可控参数多和经济指标比上述电动机都要好。功率密度也更高，这意味着电动机在重量更轻且功率大，当电流达到额定电流的15%时即可实现100%的起动转矩。另外，更小的体积也使得电动车的整车设计更为灵活，可以将更大的空间贡献给车内，更为重要的是，这种电动机的成本也不高。 虽然开关磁阻电动机的结构简单，但控制系统的设计相对复杂，特别是在研发阶段，现有技术很难为其建立准确的数学模型。在实际运转过程中，电动机本身发出的噪音以及振动是电动车无法“容忍”的，尤其是负载运行的工况下，这两点尤为明显。综上所述，这类电动机或许在未来能够通过技术优化克服致命硬伤的前提下，广泛应用于电动车领域，能够帮助电动车的续航里程有所提升。 而诞生于100年前的轮毂电机到现在仍旧停留在概念阶段，目前，很多配套厂商都能够拿出轮毂电机以及驱动车桥的设计方案，但少有厂商能够予以采纳，轮毂电机给簧下质量带来过重的负担是阻碍它发展的原因之一。









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