純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)匯報(bào)人：XX2024-12-26引言電機(jī)主要性能指標(biāo)直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)異步電機(jī)永磁同步電機(jī)目錄CATALOGUE開關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)接口純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配與性能仿真目錄CATALOGUE01引言新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)需求增長(zhǎng)隨著環(huán)保意識(shí)的提高和石油資源的日益緊張，消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的需求持續(xù)增長(zhǎng)，新能源汽車在全球范圍內(nèi)的市場(chǎng)份額逐漸擴(kuò)大。技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)不斷加大對(duì)新能源汽車技術(shù)的研發(fā)力度，取得了諸多創(chuàng)新成果，如電池技術(shù)的突破、電機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)化等，提高了新能源汽車的性能和競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)家政策導(dǎo)向政府出臺(tái)了一系列扶持政策，旨在推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，包括提供購(gòu)車補(bǔ)貼、建設(shè)充電設(shè)施等，為新能源汽車的普及創(chuàng)造了良好的政策環(huán)境。030201核心地位驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是新能源汽車的核心部件之一，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)車輛的性能表現(xiàn)，包括動(dòng)力輸出、行駛效率以及駕駛體驗(yàn)等方面。驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)重要性電機(jī)作用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的核心要素，負(fù)責(zé)將電能高效轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而推動(dòng)新能源汽車平穩(wěn)、快速地前進(jìn)。系統(tǒng)集成度驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的高度集成化設(shè)計(jì)，有效減少了部件數(shù)量，降低了整車重量，同時(shí)提升了系統(tǒng)的整體效率和可靠性，為新能源汽車帶來(lái)了更加出色的性能表現(xiàn)。直流電機(jī)直流電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟且控制方便，在早期的電動(dòng)汽車中得到了廣泛應(yīng)用。特別是場(chǎng)地用電動(dòng)車輛和低速電動(dòng)汽車，直流電機(jī)展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性。異步電機(jī)異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在電力、船舶、化工等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，異步電機(jī)也占據(jù)了一席之地。無(wú)刷直流電機(jī)無(wú)刷直流電機(jī)在保留有刷直流電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)了電子換向，克服了機(jī)械換向的缺點(diǎn)。體積更小、重量更輕，且具有高精度和高效率的特點(diǎn)。永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)以其高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度等顯著優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，備受業(yè)界關(guān)注，成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)之一。電機(jī)類型與應(yīng)用02電機(jī)主要性能指標(biāo)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或反之，具相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件，靠電磁感應(yīng)運(yùn)行。其性能直接影響電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)效能，涵蓋最高車速、加速及爬坡性能等核心指標(biāo)。電機(jī)功能電動(dòng)汽車電機(jī)多樣，含直流、無(wú)刷直流、異步、永磁同步及開關(guān)磁阻電機(jī)等。每種電機(jī)各具特色，適用于不同場(chǎng)景，共同推動(dòng)電動(dòng)汽車技術(shù)持續(xù)進(jìn)步與發(fā)展。電機(jī)種類電機(jī)基本功能概述額定功率與轉(zhuǎn)速額定功率：額定功率指的是電機(jī)在額定運(yùn)行條件下，軸端所輸出的機(jī)械功率。這個(gè)功率等級(jí)范圍從1kW到160kW以上，功率等級(jí)為1kW、2.2kW、3.7kW、5.5kW等。額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速是指電機(jī)在額定運(yùn)行（額定電壓、額定功率）條件下，電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速。這個(gè)轉(zhuǎn)速是電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的重要參數(shù)，影響電動(dòng)汽車的能效和性能。最高工作轉(zhuǎn)速：最高工作轉(zhuǎn)速是指電機(jī)在額定電壓下，帶載運(yùn)行時(shí)所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速。這個(gè)轉(zhuǎn)速直接影響電動(dòng)汽車的最高設(shè)計(jì)速度，是電機(jī)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。額定轉(zhuǎn)矩：額定轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)在額定功率和額定轉(zhuǎn)速下的輸出轉(zhuǎn)矩。這個(gè)轉(zhuǎn)矩是電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的重要參數(shù)，影響電動(dòng)汽車的加速性能和爬坡能力。峰值轉(zhuǎn)矩是指電機(jī)在規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)允許輸出的最大轉(zhuǎn)矩。這個(gè)轉(zhuǎn)矩是電機(jī)短時(shí)間內(nèi)的最大輸出能力，反映電機(jī)的瞬間加速性能和爬坡能力。峰值轉(zhuǎn)矩扭矩與電壓規(guī)格堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩是指轉(zhuǎn)子在所有角位堵住時(shí)所產(chǎn)生的最小轉(zhuǎn)矩。這個(gè)轉(zhuǎn)矩是電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的重要參數(shù)，保證電機(jī)在負(fù)載過大時(shí)仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定電壓是指電機(jī)正常工作的電壓。電機(jī)電源的電壓等級(jí)較為多樣，涵蓋36V至600V等范圍，電壓選擇需與電機(jī)設(shè)計(jì)相匹配，確保電機(jī)性能與安全性。額定電壓額定電流是指電機(jī)在額定電壓、額定功率條件下，電樞繞組（或定子繞組）的線電流。這個(gè)電流是電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的重要參數(shù)，反映電機(jī)的負(fù)載能力和效率。額定電流電機(jī)效率電機(jī)效率是指電機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行條件下，輸出功率與輸入功率之比。這個(gè)效率是評(píng)估電機(jī)性能的重要指標(biāo)，高效電機(jī)能有效減少能量損失，提高運(yùn)行效率。電機(jī)溫升電機(jī)振動(dòng)與噪聲電機(jī)運(yùn)行特性分析電機(jī)溫升是指電機(jī)在運(yùn)行過程中，由于內(nèi)部損耗轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致電機(jī)溫度升高的現(xiàn)象。溫升需控制在一定范圍內(nèi)，以免影響電機(jī)的絕緣性能和壽命。電機(jī)振動(dòng)與噪聲是評(píng)估電機(jī)運(yùn)行品質(zhì)的重要指標(biāo)。振動(dòng)幅度和噪聲水平需控制在合理范圍內(nèi)，以免對(duì)周圍環(huán)境和電機(jī)自身造成不良影響。03直流電機(jī)直流電機(jī)分為繞組勵(lì)磁式與永磁式，前者大功率應(yīng)用廣泛，后者小功率設(shè)備常用。電動(dòng)汽車據(jù)此選擇不同類型，實(shí)現(xiàn)高效與動(dòng)力需求。直流電機(jī)分類他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)及復(fù)勵(lì)式直流電機(jī)，依據(jù)勵(lì)磁方式多樣區(qū)分。各類型電機(jī)性能各異，適用于電動(dòng)汽車不同需求場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與效率優(yōu)化。勵(lì)磁方式分類直流電機(jī)類型直流電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子由電樞鐵芯、繞組及換向器構(gòu)成，鐵芯疊壓硅鋼片，繞組繞制線圈，換向器導(dǎo)電流換向，三者協(xié)同實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)能量轉(zhuǎn)換與穩(wěn)定運(yùn)行。定子結(jié)構(gòu)定子含主磁極、機(jī)座、換向極與電刷裝置，主磁極建主磁場(chǎng)，機(jī)座為框架，換向極優(yōu)換向，電刷裝置引入引出電樞電流，共筑穩(wěn)定高效電機(jī)系統(tǒng)。直流電機(jī)原理定子有N、S極，電樞繞組接換向片，正負(fù)電刷接觸。通電產(chǎn)生力，使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)。換向片作用關(guān)鍵，保電流交流但轉(zhuǎn)矩方向不變。電流與轉(zhuǎn)矩關(guān)系左手定則判斷導(dǎo)體受力方向，形成轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子。電流改變方向時(shí)，電磁力方向不變，確保轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。直流電機(jī)工作原理電樞回路電阻控制通過改變電樞回路電阻調(diào)速，機(jī)械特性軟且不穩(wěn)定，很少應(yīng)用。小型串勵(lì)電機(jī)常用此方式，需優(yōu)化以提升性能與穩(wěn)定性。電樞調(diào)壓控制改變電樞端電壓控制轉(zhuǎn)速，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。需專用可控直流電源，如晶閘管整流器。調(diào)速范圍寬，可配合磁場(chǎng)控制優(yōu)化性能。磁場(chǎng)控制調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流控制轉(zhuǎn)速，恒功率調(diào)速。適用于基速以上，效率高但范圍窄。可變電阻或可控整流電源均可作為勵(lì)磁電源，實(shí)現(xiàn)高效調(diào)速。直流電機(jī)控制方法04無(wú)刷直流電機(jī)直流電機(jī)特性無(wú)刷直流電機(jī)，依工作特性分為兩類，一類保留直流電機(jī)特性，反電動(dòng)勢(shì)與供電電流均為矩形波，需位置傳感器與電子換向器實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸換向。無(wú)刷直流電機(jī)類型交流電機(jī)特性另一類則展現(xiàn)交流電機(jī)特性，反電動(dòng)勢(shì)與供電電流均為正弦波，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)，具備同步電機(jī)的運(yùn)行特性。直流電機(jī)特性應(yīng)用主要是具有直流電機(jī)特性的無(wú)刷直流電機(jī)，保留了有刷直流電機(jī)的運(yùn)行特性，同時(shí)克服了有刷直流電機(jī)機(jī)械換向的缺點(diǎn)，具備高效、高精度。電機(jī)本體由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子含導(dǎo)磁鐵芯、導(dǎo)電繞組及絕緣材料等，轉(zhuǎn)子則含永磁體、導(dǎo)磁材料及支撐零部件，共同實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與傳動(dòng)功能。01.無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)電子換向器電子換向器由功率變換電路和控制電路構(gòu)成，控制定子繞組通電順序和時(shí)間，確保定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)子同步，實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的自控運(yùn)行。02.轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置，為功率開關(guān)電路提供換向信息，控制定子繞組換向，確保電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，其種類包括電磁式、光電式和磁敏式。03.無(wú)刷直流電機(jī)工作原理基于位置傳感器感知轉(zhuǎn)子位置，驅(qū)動(dòng)逆變器功率開關(guān)器件，使電樞繞組依次通電，產(chǎn)生跳躍式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電機(jī)工作原理隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子位置傳感器不斷送出位置信號(hào)，改變電樞繞組的通電狀態(tài)，保持某磁極下電流方向不變，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)。電流方向不變無(wú)刷直流電機(jī)工作原理有位置傳感器控制在無(wú)刷直流電機(jī)定子上安裝位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，將磁極位置信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為電子換向電路提供換向信息。無(wú)位置傳感器控制無(wú)需安裝傳感器，通過檢測(cè)定子電壓、電流等物理量估算轉(zhuǎn)子位置，實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的控制，已成為研究熱點(diǎn)。無(wú)刷直流電機(jī)控制無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用實(shí)例垃圾運(yùn)輸車性能垃圾運(yùn)輸車搭載無(wú)刷直流電機(jī)與72V電池，額定功率7kW，電池組容量180A·h，最高車速50km/h，最大爬坡度15%，滿載續(xù)駛里程超120km。垃圾運(yùn)輸車應(yīng)用無(wú)刷直流電機(jī)應(yīng)用于純電動(dòng)桶裝垃圾運(yùn)輸車，適用于城市、居民區(qū)、公園等場(chǎng)所的垃圾收集作業(yè)，具備大容量電池與高效電機(jī)。05異步電機(jī)定子部分定子含鐵芯、繞組及機(jī)座，鐵芯疊壓硅鋼片，繞組三相對(duì)稱，機(jī)座支撐并散熱，用鑄鋼或鋼板焊成，大型用鋼板，微型用鑄鋁，封閉式的有散熱筋，防護(hù)式有通風(fēng)孔。轉(zhuǎn)子部分異步電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子由鐵芯、繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，鐵芯疊壓硅鋼片，繞組分籠式與繞線式，轉(zhuǎn)軸支撐并輸出機(jī)械功率，用中碳鋼制成，定轉(zhuǎn)子間氣隙影響性能，中小型電機(jī)氣隙0.2～2mm。0102異步電機(jī)工作原理旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)異步電機(jī)的三相定子繞組通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)的方向由右手定則來(lái)確定。電磁轉(zhuǎn)矩由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路，轉(zhuǎn)子中便有電流產(chǎn)生，電流方向與電動(dòng)勢(shì)方向相同，而載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，電磁力的方向可用左手定則確定。異步運(yùn)轉(zhuǎn)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速，這是異步電機(jī)的主要特點(diǎn)，負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速也變化，以適應(yīng)負(fù)載需要，所以異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速是隨負(fù)載變化而變化的。轉(zhuǎn)差率異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速有差異，差異大小影響電機(jī)性能，轉(zhuǎn)差率衡量此差異，其值為轉(zhuǎn)速差與同步轉(zhuǎn)速之比，表達(dá)式為sn=(n1-n)/n1，額定轉(zhuǎn)差率0.01～0.06。異步電機(jī)工作原理異步電機(jī)控制方法矢量控制矢量控制理論采用矢量分析的方法來(lái)分析異步電機(jī)內(nèi)部的電磁過程，是建立在異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的控制方法，解耦控制磁鏈和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)理想動(dòng)態(tài)性能。直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩作為直接控制對(duì)象，通過控制定子磁場(chǎng)向量控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，無(wú)需復(fù)雜坐標(biāo)變換和轉(zhuǎn)子模型，采用PWM逆變器控制電壓，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)魯棒性。轉(zhuǎn)差控制轉(zhuǎn)差控制是根據(jù)異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差頻率的關(guān)系來(lái)直接控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩的，可以在一定的轉(zhuǎn)差頻率范圍內(nèi)、一定程度上通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差來(lái)控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。030201特斯拉電機(jī)特拉斯電動(dòng)汽車搭載的是一臺(tái)375V的異步電機(jī)，有3種規(guī)格，峰值功率分別為225kW、270kW、310kW，峰值轉(zhuǎn)矩分別為430N·m、440N·m、600N·m。電機(jī)特性異步電機(jī)能夠忍受大幅度的溫度變化；輸出轉(zhuǎn)矩可以在大范圍內(nèi)調(diào)整，無(wú)需安裝第二套乃至第三套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；體積小，質(zhì)量輕，僅52kg，具有重量輕、效率高和結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)應(yīng)用實(shí)例06永磁同步電機(jī)永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子由永磁體、鐵芯和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，永磁體分表面式和內(nèi)置式，鐵芯材料依磁極結(jié)構(gòu)定，含實(shí)心鋼、鋼板疊壓等，并裝有位置檢測(cè)器以精準(zhǔn)控制電樞電流。定子結(jié)構(gòu)定子含電樞鐵芯與繞組，鐵芯由硅鋼片疊壓構(gòu)成，繞組采用分布短距設(shè)計(jì)，高效電機(jī)更傾向低損耗冷軋硅鋼片，而極數(shù)多者常用分?jǐn)?shù)槽繞組以優(yōu)化電動(dòng)勢(shì)波形。定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子永磁體作用，驅(qū)動(dòng)電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，功率角隨負(fù)載變化，但轉(zhuǎn)速嚴(yán)格同步于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，確保穩(wěn)定無(wú)失步。磁場(chǎng)互動(dòng)電機(jī)定子三相正弦波電壓產(chǎn)生對(duì)稱電流，在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與永磁體作用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，負(fù)載增加時(shí)功率角增大，直至極限角度電機(jī)停止。電磁轉(zhuǎn)換永磁同步電機(jī)工作原理矢量控制永磁同步電機(jī)矢量控制策略簡(jiǎn)化旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，因轉(zhuǎn)速與電源頻率同步，轉(zhuǎn)差為零，控制效果受轉(zhuǎn)子參數(shù)影響小，故更易實(shí)現(xiàn)矢量控制。直接轉(zhuǎn)矩控制智能控制永磁同步電機(jī)控制直接轉(zhuǎn)矩控制摒棄矢量控制的復(fù)雜坐標(biāo)變換與轉(zhuǎn)子磁鏈定向，以轉(zhuǎn)矩為受控核心，電壓矢量直接調(diào)控，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，參數(shù)魯棒性強(qiáng)。采用智能控制方法的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)合傳統(tǒng)PI控制與智能模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法，優(yōu)化多環(huán)控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的速度與轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)。紳寶EV性能紳寶EV搭載大容量三元鋰電池與高效永磁同步電機(jī)，峰值功率40kW，轉(zhuǎn)矩127N·m，匹配減速器，最高車速130km/h，滿電續(xù)駛里程150km。寶馬i3實(shí)力寶馬i3純電動(dòng)汽車后置后驅(qū)，永磁同步電機(jī)最大功率125kW，最大輸出轉(zhuǎn)矩250N·m，搭載22kW·h電池，加速至100km/h僅需7.2s，最高車速150km/h。永磁同步電機(jī)應(yīng)用實(shí)例07開關(guān)磁阻電機(jī)開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)多相結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)有多種相數(shù)結(jié)構(gòu)，如單相、兩相、四相及多相等，定轉(zhuǎn)子極數(shù)多樣，低于三相的電機(jī)無(wú)自啟動(dòng)能力，目前常用四相8/6極或三相6/4極結(jié)構(gòu)。定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機(jī)由雙凸極定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子、轉(zhuǎn)子凸極由硅鋼片疊壓而成，定子極上繞集中繞組，兩相串聯(lián)成兩級(jí)磁極，即一相。凸極旋轉(zhuǎn)開關(guān)磁阻電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子呈凸極形狀，極數(shù)互不相等，轉(zhuǎn)子由疊片構(gòu)成，帶位置檢測(cè)器以提供轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，使定子繞組按序通斷，保持電機(jī)連續(xù)運(yùn)行。磁阻最小開關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行原理遵循“磁阻最小原理”，即磁通總是選擇磁阻最小的路徑閉合，鐵芯在移動(dòng)至最小磁阻位置時(shí)，其主軸線與磁場(chǎng)軸線重合。磁阻電感磁阻隨轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極的中心線對(duì)準(zhǔn)或錯(cuò)開而變化，電感與磁阻成反比，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極在定子磁極中心線位置時(shí)，相繞組電感最大，中心線對(duì)準(zhǔn)時(shí)電感最小。轉(zhuǎn)向控制當(dāng)定子D-D’極勵(lì)磁時(shí)，磁力使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子極軸線1-1’與定子極軸線D-D’重合的位置，以使D相勵(lì)磁繞組電感最大，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制。開關(guān)磁阻電機(jī)工作原理開關(guān)磁阻電機(jī)控制角度位置控制通過調(diào)節(jié)開通角和關(guān)斷角，改變繞組通斷電時(shí)刻和電流波形，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，適用于高速場(chǎng)合，但不適于低速場(chǎng)合，因低速時(shí)電流峰值大需限流。01040302位置控制低速運(yùn)行或啟動(dòng)時(shí)，采用電流斬波控制限定電流峰值，防止損壞功率開關(guān)器件及電機(jī)，直接在每相特定導(dǎo)通位置斬波控制電流，適用于低速調(diào)速系統(tǒng)。斬波控制電壓控制通過調(diào)節(jié)PWM波占空比，改變繞組兩端電壓平均值，進(jìn)而調(diào)節(jié)電流大小，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，適用于低速和高速系統(tǒng)，控制簡(jiǎn)單但調(diào)速范圍有限。電壓控制開關(guān)磁阻電機(jī)可采用多種控制方式相結(jié)合的方法，如高速角度控制和低速電流斬波控制、變角度電壓斬波控制和定角度電壓斬波控制等，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合和性能要求合理選擇。組合控制開關(guān)磁阻電機(jī)應(yīng)用實(shí)例港口機(jī)械在港口裝卸作業(yè)中，開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛和起重機(jī)展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。其強(qiáng)大的動(dòng)力輸出和高效的能量回收機(jī)制，能夠滿足高負(fù)載作業(yè)的需求。物流輸送開關(guān)磁阻電機(jī)因其低噪音、免維護(hù)及高效能的特點(diǎn)，在物流輸送系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。其精確的控制性和穩(wěn)定性，確保物流設(shè)備在高速運(yùn)行中。工業(yè)自動(dòng)化開關(guān)磁阻電機(jī)因其高效能、寬轉(zhuǎn)速范圍及可靠耐用的特性，在紡織、印染、塑料加工等工業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛應(yīng)用潛力，推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化與生產(chǎn)效率提升。03020108輪轂電機(jī)輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)形式外轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)：外轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)采用低速外轉(zhuǎn)子，最高轉(zhuǎn)速為1000～1500r/min，無(wú)減速機(jī)構(gòu)，車輪轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，成本低廉，維護(hù)方便，適用于對(duì)成本。內(nèi)轉(zhuǎn)子式結(jié)構(gòu)：內(nèi)轉(zhuǎn)子式輪轂電機(jī)采用高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，配備行星齒輪減速機(jī)構(gòu)（傳動(dòng)比約10:1），電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)10000r/min，車輪轉(zhuǎn)速約1000r/min，功率密度更高。高速內(nèi)轉(zhuǎn)子優(yōu)勢(shì)：高速內(nèi)轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)比功率高、重量輕、體積小、效率高、噪聲小且成本低，但需減速機(jī)構(gòu)，存在效率降低、非簧載重量增加及電機(jī)轉(zhuǎn)速受限等問題。低速外轉(zhuǎn)子優(yōu)勢(shì)：低速外轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸小、比功率高、轉(zhuǎn)矩控制寬、響應(yīng)快且效率高，但大轉(zhuǎn)矩時(shí)體積重量增加、加速效率低且噪聲大，成本也較高。軸向磁場(chǎng)電機(jī)軸向磁通電機(jī)熱管理佳，定子無(wú)鐵芯簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)促進(jìn)熱量高效散發(fā)，降低整體重量，提升運(yùn)行效率，適用于需高效散熱及輕量化應(yīng)用的場(chǎng)景。輪轂電機(jī)應(yīng)用類型徑向磁場(chǎng)電機(jī)徑向磁通電機(jī)定轉(zhuǎn)子間受力均衡，磁路由硅鋼片疊壓制成，技術(shù)成熟穩(wěn)定。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得徑向磁場(chǎng)電機(jī)在多種應(yīng)用情境中均展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。永磁同步電機(jī)無(wú)刷永磁同步電機(jī)采用圓柱形徑向或盤式軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，具備高功率密度、高效率及寬廣調(diào)速范圍，發(fā)展前景廣闊，已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外多種電動(dòng)汽車。異步電機(jī)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，成本低廉，運(yùn)行可靠，無(wú)需位置傳感器，轉(zhuǎn)速極限高。但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜且成本高，效率和功率密度相對(duì)永磁電機(jī)較低。異步感應(yīng)電機(jī)開關(guān)磁阻式電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉、轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩特性好等特點(diǎn)，適用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)。但設(shè)計(jì)和控制非常困難和精細(xì)，運(yùn)行噪聲大。開關(guān)磁阻電機(jī)輪轂電機(jī)應(yīng)用類型直接驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)了低速外轉(zhuǎn)子與車輪的集成化設(shè)計(jì)，不僅降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，還提升了整體運(yùn)行效率。同時(shí)，該方式便于整車結(jié)構(gòu)布置與車身設(shè)計(jì)。減速驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)減速驅(qū)動(dòng)采用了高速內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)結(jié)合的方式，有效地提升了電動(dòng)汽車的功率輸出及加速性能。同時(shí)減速機(jī)構(gòu)還能降低車輪的噪音并優(yōu)化電機(jī)的負(fù)載分布。直接驅(qū)動(dòng)挑戰(zhàn)直接驅(qū)動(dòng)需要電機(jī)在低轉(zhuǎn)速下提供大轉(zhuǎn)矩，承載大轉(zhuǎn)矩時(shí)需大電流，易損壞電池和永磁體。同時(shí)電機(jī)效率峰值窄，負(fù)載電流易超致效率劇降，需優(yōu)化懸架系統(tǒng)。減速驅(qū)動(dòng)考量減速驅(qū)動(dòng)雖提升性能，但面臨齒輪噪聲大、潤(rùn)滑難題及非簧載重量增加等挑戰(zhàn)。需精細(xì)設(shè)計(jì)減速機(jī)構(gòu)與電機(jī)匹配，確保高效、安靜運(yùn)行，并優(yōu)化整車結(jié)構(gòu)布局。輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式特斯拉輪轂電機(jī)特斯拉電動(dòng)汽車采用375V異步電機(jī)，功率與轉(zhuǎn)矩多樣，耐高溫，調(diào)整范圍廣，無(wú)需多傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。特斯拉的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了重量輕、效率高且結(jié)構(gòu)緊湊。北汽紳寶EV動(dòng)力北京汽車集團(tuán)有限公司推出的首款B級(jí)電動(dòng)汽車——紳寶EV，搭載大容量三元體系鋰離子動(dòng)力電池及高效率永磁同步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁動(dòng)力與良好續(xù)航能力。寶馬i3純電性能寶馬i3純電動(dòng)汽車搭載后置后驅(qū)永磁同步電機(jī)與22kW·h鋰離子電池，輸出125kW/250N·m強(qiáng)勁動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)0-100km/h加速7.2秒，最高車速達(dá)150km/h。輪轂電機(jī)實(shí)例分析09電機(jī)控制器電機(jī)控制器組成與原理電機(jī)控制原理電機(jī)控制器通過接收電機(jī)轉(zhuǎn)速等信號(hào)反饋，實(shí)現(xiàn)與儀表的同步顯示。在制動(dòng)或加速時(shí)，控制器自動(dòng)調(diào)整變頻器頻率，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化。電機(jī)控制器組成電機(jī)控制器由逆變器和控制器構(gòu)成，逆變器將電池直流電轉(zhuǎn)為三相交流電供電動(dòng)機(jī)，控制器接收轉(zhuǎn)速反饋并調(diào)節(jié)變頻器頻率，實(shí)現(xiàn)加速或減速。頻率控制方式頻率控制方式是通過改變電機(jī)的電源頻率而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的控制方式。這種控制方法通過調(diào)整電源頻率來(lái)改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。電壓控制方式電壓控制方式是通過改變電機(jī)端電壓而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的控制方式。這種控制方法直接影響電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出性能。電流控制方式電流控制方式是通過改變電機(jī)繞組電流而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制的控制方式。這種控制方法利用電流的大小或方向來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。電機(jī)控制方式弱磁控制弱磁控制是通過減弱氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)有效控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種策略。當(dāng)電機(jī)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，適當(dāng)減弱氣隙磁場(chǎng)可以有效降低渦流損耗。電機(jī)控制方式矢量控制矢量控制是將交流電機(jī)的定子電流視為矢量，經(jīng)坐標(biāo)變換分解為直流電機(jī)勵(lì)磁電流和電樞電流對(duì)應(yīng)的獨(dú)立控制分量，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩的精準(zhǔn)控制。直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制運(yùn)用空間矢量分析，在定子坐標(biāo)系下直接計(jì)算并控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，采用定子磁場(chǎng)定向，通過離散調(diào)節(jié)產(chǎn)生PWM信號(hào)?？刂破髌ヅ湓瓌t控制器容量等級(jí)豐富，涵蓋5kV·A至420kV·A等多個(gè)級(jí)別，滿足不同電機(jī)規(guī)模與運(yùn)行需求，確保精準(zhǔn)匹配與控制效果。容量等級(jí)范圍額定電壓與功率針對(duì)額定電壓小于或等于360V且額定功率不超過200kW的單臺(tái)電機(jī)，已明確其與控制器輸出容量的匹配關(guān)系。電機(jī)控制器的選擇需與電機(jī)特性緊密匹配，確保兩者間容量等級(jí)相符，以優(yōu)化系統(tǒng)整體性能，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。電機(jī)控制器容量等級(jí)電機(jī)控制器實(shí)例分析無(wú)刷直流電機(jī)控制器無(wú)刷直流電機(jī)控制器集成調(diào)速與能量回收功能，通過電機(jī)發(fā)電回饋電能至電池，減少能量損失，提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程。保護(hù)功能與性能無(wú)刷直流電機(jī)控制器配備完善的保護(hù)功能，包括過熱、限流、異常和欠壓保護(hù)，確保元件壽命和蓄電池健康，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性。物理特性與標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過嚴(yán)格的密封性測(cè)試，保證了其優(yōu)良的防水防潮性能；具備CAN總線功能，便于與整車控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)快捷智能化控制。10驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)接口接口類型電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)接口包括電氣、機(jī)械和冷卻液管路接口，確保動(dòng)力與信號(hào)傳輸穩(wěn)定，機(jī)械連接穩(wěn)固，冷卻液循環(huán)順暢。連接方式動(dòng)力電氣接口采用快速與固定連接，信號(hào)電氣接口推薦法蘭式連接器，機(jī)械接口協(xié)商確定，冷卻液管路接口按標(biāo)準(zhǔn)選配。接口類型與連接方式快速連接動(dòng)力電氣接口采用快速連接方式，確保高效對(duì)接與拆卸，提高車輛維護(hù)效率與安全性。固定連接動(dòng)力電氣接口同時(shí)支持固定連接方式，提供穩(wěn)定傳輸路徑，減少振