3.2.1新能源汽車驅動電機結構及工作原理課件講解

新能源汽車驅動電機結構及工作原理電動汽車驅動電機及其控制系統(tǒng)是電動汽車的心臟，是把電能轉化為機械能來驅動車輛的部件。它的任務是在駕駛人的控制下，高效率地將動力電池的能量轉化為車輪的動能，或者將車輪上的動能反饋到動力電池中。電動汽車“心臟”——驅動電機

作為新能源汽車的核心部件（電池、電機、電控系統(tǒng)）之一，驅動電機及其控制系統(tǒng)未來發(fā)展前景可觀。新能源汽車的核心部件新能源汽車驅動電機功用0201（2）電機實現(xiàn)轉矩的快速響應性指標要比發(fā)動機高出兩個數(shù)量級。常規(guī)來說，電氣執(zhí)行的響應速度都要比機械機構快幾個數(shù)量級，因此隨著計算機電子技術的發(fā)展，用先進的電氣控制系統(tǒng)來取代笨重、龐大而響應滯后的部分機械、液壓裝置已成為技術進步的必然趨勢。這樣不但使各項性能指標大大提高，也將使制造成本降低。（1）由于發(fā)動機能高效產(chǎn)生轉矩時的轉速被限制在一個較窄的范圍內，因而需通過龐大而復雜的變速機構來適應這一特性，而電機可以在相當寬廣的轉速范圍內高效地產(chǎn)生轉矩。電機驅動與發(fā)動機驅動相比具有以下兩大技術優(yōu)勢:新能源汽車對驅動電機的性能要求（1）體積小、質量輕。為了充分利用有限的車載空間，減小車輛質量，降低運行中的能量消耗，應盡量減小驅動電機的體積和質量。（2）全速段高效運行。一次充電續(xù)航里程長，特別是在車輛頻繁起?；蜃兯龠\行的情況下，驅動電機應具有較高的效率。（3）低速大轉矩及寬范圍的恒功率特性。即使沒有變速器，驅動電機本身也應能滿足所需的轉矩特性，以滿足在起動、加速、制動等要求。（4）高可靠性。在任何運行工況下都應具有高可靠性，以確保車輛的行駛安全。（5）高電壓。在允許的范圍內盡可能采用高電壓，可以減小電機的尺寸和控制器、導線等設備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。（6）安全性能達標。動力電池組、驅動電機等強電部件的工作電壓能達到300V以上，對電氣系統(tǒng)的安全性提出了更高的要求。（7）高轉速。與低轉速電機相比，高轉速電機的體積和質量較小，有利于降低整車裝備的質量。（8）使用壽命長。為降低新能源汽車的使用成本，驅動電機的使用壽命應與車輛保持一致，真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標。新能源汽車對驅動電機的性能要求新能源汽車驅動電機分類新能源汽車驅動電機的分類1）直流電機優(yōu)點：調速性能和起動性能好；具有較寬的恒功率范圍；控制較為簡單；價格便宜。缺點：效率低；維護工作量大；轉速低；質量和體積大

應用：巡邏車、電動觀光車、電動叉車等。2）交流異步電機：優(yōu)點：效率高、成本低、結構簡單、制造方便、可靠性好缺點：體積大、質量大、功率密度低應用：大功率、低速車輛，尤其是驅動系統(tǒng)功率需求較大的大型電動客車、特斯拉電動汽車等調速范圍大的場合。3）永磁同步電機優(yōu)點：小體積、輕量化、功率密度高，能耗小缺點：成本高。應用廣泛，國內大部分純電動汽車均采用。4）開關磁阻電機優(yōu)點：結構簡單，效率高（>85%）,成本低，調速靈活（可以通過改變電壓，導通和關斷角度，擁有很好的調速范圍和能力）；缺點：轉矩脈動較大，噪音大。在電動汽車上在試驗階段目前電動汽車基本上使用交流異步電機和永磁同步電機兩種。交流異步電機又稱交流感應電機，是由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應電流相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，從而實現(xiàn)電能轉換為機械能的一種交流電機。按轉子結構來分，可分為籠型和繞線型。在新能源汽車中，籠型交流異步電機應用較為廣泛，具有結構簡單且堅固、制造成本低、維護方便等優(yōu)點。交流異步電機的結構和所有旋轉電機的結構一樣，交流異步電機由靜止的定子和可以旋轉的轉子組成，定子和轉子之間為氣隙。交流異步電機的氣隙一般為0.5～2.0mm，氣隙的大小對交流異步電機的性能有很大影響。交流異步電機的結構02交流異步電機的定子01交流異步電機的定子主要由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。2）定子繞組定子繞組是電機的電路部分，通入三相交流電，其作用是吸收電功率和產(chǎn)生旋轉磁場。定子繞組由三個在空間上互隔120°對稱排列且結構完全相同的繞組（每個繞組為一相）組成，根據(jù)需要連接成Y形或△形。1）定子鐵芯定子鐵芯主要作為電機主磁路的一部分并且用來嵌放定子繞組，為了降低定子鐵心的鐵耗，定子鐵芯一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。033）機座機座主要用于固定定子鐵心和前、后端蓋，支承轉子并起到防護和散熱等作用，一般不作為工作磁路的組成部分。大多數(shù)機座采用鑄鐵鑄造而成，也有部分采用鋼板焊接或鑄鋁制成。交流異步電機的轉子交流異步電機的轉子包括轉子鐵芯和轉子繞組。1）轉子鐵芯轉子鐵芯是電機磁路的一部分，它由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。轉子鐵心固定在轉軸或轉子支架上，整個轉子的外表呈圓柱形。交流異步電機的轉子2）轉子繞組轉子繞組分為籠型和繞線型兩類。籠型繞組繞線型繞組交流異步電機定子繞組接通三相交流電源后，定子內便形成旋轉磁場，若轉子不轉，則轉子導條與旋轉磁場有相對運動，導條中變會產(chǎn)生感應電動勢，從而使轉子繞組中產(chǎn)生感應電流。轉子繞組中的感應電流與磁場作用，產(chǎn)生電磁轉矩，使轉子旋轉。交流異步電機的工作原理永磁同步電機的結構

永磁同步電機（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高轉矩密度、良好的轉矩平穩(wěn)性及低振動噪聲的特點，在電動汽車驅動方面具有很高的應用價值，受到國內外電動汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動汽車驅動電機系統(tǒng)之一。02永磁同步電機的定子01永磁同步電機的定子主要由定子鐵芯、定子繞組組成。2）定子繞組定子繞組是電機的電路部分，通入三相交流電，其作用是吸收電功率和產(chǎn)生旋轉磁場。定子繞組由三個在空間上互隔120°對稱排列且結構完全相同的繞組（每個繞組為一相）組成，根據(jù)需要連接成Y形或△形。1）定子鐵芯

定子鐵心作為電機主磁路的一部分并且用來嵌放定子繞組，為了降低定子鐵心的鐵耗，定子鐵心一般由0.35～0.50mm厚、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊壓而成。在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。嵌入式徑向式凸出式02永磁同步電機的轉子01永磁轉子主要由永磁體、轉子鐵心和轉軸等構成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁和釹鐵硼永磁材料；轉子鐵心可根據(jù)磁極結構的不同，選用實心鋼，或采用鋼板或硅鋼片沖制后疊壓而成。表面式內置式切向式知識拓展1目前，PMSM系統(tǒng)的位置傳感器有很多種方式，比如光電編碼式、旋轉變壓器式和霍爾式。但無論哪種測量方式，其本質都是用來測量