電動(dòng)機(jī)分類及特點(diǎn)

關(guān)于電動(dòng)機(jī)分類及特點(diǎn)第1頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五電動(dòng)機(jī)分類及特點(diǎn)不得不承認(rèn)，現(xiàn)階段制約電動(dòng)車發(fā)展或者性能的因素很大一部分都源自電池技術(shù)，在上面的文章中我們介紹了目前市面上能夠買到的電動(dòng)車所使用的電池類型。電池的充放電速度以及能量密度固然重要，但作為驅(qū)動(dòng)車輪的電機(jī)，它本身的性能也會(huì)影響電動(dòng)車的行駛表現(xiàn)。就像電池一樣，各廠商在電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用方面也在摸索中前行。第2頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五相比之下，電動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)還是更明朗一些，從現(xiàn)已成熟的電動(dòng)機(jī)技術(shù)來(lái)看，開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)在各個(gè)技術(shù)特性方面似乎更符合電動(dòng)車的使用需要，但尚未得到普及，永磁同步電動(dòng)機(jī)已經(jīng)開(kāi)始裝配在一些量產(chǎn)車上，例如騰勢(shì)、寶馬i3，應(yīng)用較廣泛的是異步電動(dòng)機(jī)，此外，如果按電流類型劃分還可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)兩種。通過(guò)下面的表格，我們可以先大致了解下4種較為典型的電動(dòng)機(jī)的性能特性。第3頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第4頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

電池儲(chǔ)存電能，電能是以直流電的方式從電池輸出經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器傳至電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按有刷直流電動(dòng)機(jī)和無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)區(qū)分，有刷直流電動(dòng)機(jī)因維護(hù)不方便被無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)取代，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)已成為入門級(jí)電動(dòng)車所使用的最為普遍的一種類型。第5頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第6頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)在技術(shù)特性上，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)可分為具有直流電動(dòng)機(jī)特性的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)以及具有交流電動(dòng)機(jī)特性的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。我們所討論的范疇僅限較為主流的直流電動(dòng)機(jī)特性的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。第7頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)根據(jù)電動(dòng)車對(duì)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)要求，直流電動(dòng)機(jī)能夠滿足電動(dòng)車運(yùn)行的基本需求，另外，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也不需要用戶在用車期間去考慮它的維護(hù)問(wèn)題，基于這樣的特性，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)成為入門級(jí)電動(dòng)車的首選。第8頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第9頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)之所以說(shuō)它是入門級(jí)電動(dòng)機(jī)的首選是因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)自身也存在一些弊端，這些弊端會(huì)成為阻礙它在電動(dòng)車行業(yè)里的發(fā)展。第10頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍不算寬泛，而且最高轉(zhuǎn)速僅為6000rpm左右，這樣的轉(zhuǎn)速屬性很難滿足電動(dòng)車的工況需求，所以，有些廠商通過(guò)為其匹配二級(jí)減速器或具備一定傳動(dòng)齒比范圍的CVT變速箱來(lái)彌補(bǔ)直流電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速方面的短處。顯然，這樣的技術(shù)結(jié)構(gòu)在空間布置以及重量控制方面對(duì)整車的設(shè)計(jì)都有不利的影響。當(dāng)然，也可以只為電動(dòng)機(jī)匹配一個(gè)單級(jí)減速器，但車輛的動(dòng)力性能以及最高車速都會(huì)受到影響。第11頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五為什么現(xiàn)在異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛？

一款產(chǎn)品或者一種技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的原因一定離不開(kāi)成本和功能這兩方面的平衡，異步電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)車領(lǐng)域的普及就能說(shuō)明這一點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)的擁躉者中除了國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠商推出的電動(dòng)車產(chǎn)品外，還包括在電動(dòng)車陣營(yíng)中獨(dú)樹(shù)一幟的特斯拉MODEL

S。在技術(shù)方面，異步電動(dòng)機(jī)為什么能夠得到普及？第12頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第13頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第14頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)也可被歸納到交流電動(dòng)機(jī)范疇。變頻調(diào)速是電動(dòng)機(jī)首先要具備的功能，因?yàn)?，純電?dòng)車的車輪由電動(dòng)機(jī)和差速器組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)本身的轉(zhuǎn)速范圍即可滿足車輛的行駛需要，因此，從技術(shù)結(jié)構(gòu)來(lái)看，變速箱不再是整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的必要裝置，但是，在變頻調(diào)速的性能方面，還是對(duì)電動(dòng)機(jī)提出了較高的要求，另外，倒車也是日常駕駛時(shí)經(jīng)常遇到的問(wèn)題，所以，還需要電動(dòng)機(jī)能夠自如的在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)間切換。第15頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第16頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)具備變頻調(diào)速的能力，其效果相當(dāng)于我們所理解的裝配有無(wú)級(jí)變速箱的車輛在加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與車速較為線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而上面提到的倒車問(wèn)題，異步電動(dòng)機(jī)也可輕易通過(guò)自身正反轉(zhuǎn)的切換給予滿足。第17頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第18頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)能回收也更為容易。車輛滑行或制動(dòng)時(shí)，車輪反拖電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，在這個(gè)工況下，電動(dòng)機(jī)可進(jìn)行發(fā)電并將電能回收到電池中，以此延長(zhǎng)車輛的續(xù)航里程。第19頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第20頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五異步電動(dòng)機(jī)功能上能夠滿足電動(dòng)車的技術(shù)需求，但其自身結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，由此帶來(lái)的是堅(jiān)固耐用、工作狀態(tài)穩(wěn)定、成本易控等優(yōu)勢(shì)。第21頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五更好的電動(dòng)機(jī)是什么類型

永磁同步電動(dòng)機(jī)

事實(shí)上，永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與上面提到的直流電動(dòng)機(jī)相似，這樣便可具備無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、功率密度大、調(diào)速性能好等特點(diǎn)。與此同時(shí)，由于永磁同步電動(dòng)機(jī)采用的驅(qū)動(dòng)方式不同于直流電動(dòng)機(jī)，所以，在噪音以及控制精度環(huán)節(jié)，永磁同步電動(dòng)機(jī)更勝一籌。第22頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第23頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第24頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第25頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第26頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī)的使用對(duì)于電動(dòng)車的乘坐舒適性也有幫助。通常情況下，我們把乘員艙的靜音性當(dāng)做衡量一款汽車舒適性的因素之一，對(duì)于一般用戶而言，這樣的衡量標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)車同樣適用。目前的電動(dòng)車大多只提供一級(jí)減速器，所以，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，受電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式、裝配精度以及各個(gè)部件間的匹配等因素影響，車輛行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)出的噪音有可能影響到車內(nèi)乘員的乘坐舒適性。當(dāng)然，我們并不能否然整車隔音工程的作用，但僅評(píng)價(jià)對(duì)噪音源的控制，永磁同步電動(dòng)機(jī)還是有一定優(yōu)勢(shì)，另外，它的體積也更小，換言之，布置更為靈活，更輕的自重對(duì)整車重量也有所貢獻(xiàn)。寶馬i3所使用的正是永磁同步電動(dòng)機(jī)。第27頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五第28頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五

特斯拉為什么不用永磁同步電動(dòng)機(jī)

第29頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五永磁同步電動(dòng)機(jī)從技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)看，永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該成為高端電動(dòng)車必用的一個(gè)類型，但事情也沒(méi)有這么絕對(duì)，特斯拉MODEL

S使用的則是上面介紹的異步電動(dòng)機(jī)類型，盡管在重量和體積方面，異步電動(dòng)機(jī)并不占優(yōu)勢(shì)，但其轉(zhuǎn)速范圍廣泛以及高達(dá)20000rpm左右的峰值轉(zhuǎn)速即使不匹配二級(jí)差速器也能夠滿足該級(jí)別車型高速巡航的轉(zhuǎn)速需求，至于重量對(duì)續(xù)航里程的影響，高能量密度的18650電池能夠“掩蓋”電機(jī)重量的劣勢(shì)。此外，異步電機(jī)穩(wěn)定性優(yōu)秀也是特斯拉選擇其的重要原因。第30頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五

開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)

開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)是一個(gè)很具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱?dòng)機(jī)，在同樣具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、工作可靠、效率高等優(yōu)勢(shì)外，它的調(diào)速系統(tǒng)可控參數(shù)多和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比上述電動(dòng)機(jī)都要好。功率密度也更高，這意味著電動(dòng)機(jī)在重量更輕且功率大，當(dāng)電流達(dá)到額定電流的15%時(shí)即可實(shí)現(xiàn)100%的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。另外，更小的體積也使得電動(dòng)車的整車設(shè)計(jì)更為靈活，可以將更大的空間貢獻(xiàn)給車內(nèi)，更為重要的是，這種電動(dòng)機(jī)的成本也不高。第31頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五說(shuō)了這么多優(yōu)點(diǎn)，那為什么這類電動(dòng)機(jī)還無(wú)法得到普及呢？

雖然開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，特別是在研發(fā)階段，現(xiàn)有技術(shù)很難為其建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)本身發(fā)出的噪音以及振動(dòng)是電動(dòng)車無(wú)法“容忍”的，尤其是負(fù)載運(yùn)行的工況下，這兩點(diǎn)尤為明顯。綜上所述，這類電動(dòng)機(jī)或許在未來(lái)能夠通過(guò)技術(shù)優(yōu)化克服致命硬傷的前提下，廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車領(lǐng)域，能夠幫助電動(dòng)車的續(xù)航里程有所提升。第32頁(yè)，共36頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)34分，星期五誕生100年，仍無(wú)法被廣泛應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)

而誕生于100年前的輪轂電機(jī)到現(xiàn)在仍舊停留在概念階段，目前，很多配套廠商都能夠拿出