3.2.1新能源汽車驅(qū)動電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理課件講解

新能源汽車驅(qū)動電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理電動汽車驅(qū)動電機(jī)及其控制系統(tǒng)是電動汽車的心臟，是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動車輛的部件。它的任務(wù)是在駕駛?cè)说目刂葡?，高效率地將動力電池的能量轉(zhuǎn)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(qū)動電機(jī)

作為新能源汽車的核心部件（電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)）之一，驅(qū)動電機(jī)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(qū)動電機(jī)功用0201（2）電機(jī)實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)性指標(biāo)要比發(fā)動機(jī)高出兩個數(shù)量級。常規(guī)來說，電氣執(zhí)行的響應(yīng)速度都要比機(jī)械機(jī)構(gòu)快幾個數(shù)量級，因此隨著計算機(jī)電子技術(shù)的發(fā)展，用先進(jìn)的電氣控制系統(tǒng)來取代笨重、龐大而響應(yīng)滯后的部分機(jī)械、液壓裝置已成為技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢。這樣不但使各項性能指標(biāo)大大提高，也將使制造成本降低。（1）由于發(fā)動機(jī)能高效產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)速被限制在一個較窄的范圍內(nèi)，因而需通過龐大而復(fù)雜的變速機(jī)構(gòu)來適應(yīng)這一特性，而電機(jī)可以在相當(dāng)寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)高效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。電機(jī)驅(qū)動與發(fā)動機(jī)驅(qū)動相比具有以下兩大技術(shù)優(yōu)勢:新能源汽車對驅(qū)動電機(jī)的性能要求（1）體積小、質(zhì)量輕。為了充分利用有限的車載空間，減小車輛質(zhì)量，降低運(yùn)行中的能量消耗，應(yīng)盡量減小驅(qū)動電機(jī)的體積和質(zhì)量。（2）全速段高效運(yùn)行。一次充電續(xù)航里程長，特別是在車輛頻繁起?；蜃兯龠\(yùn)行的情況下，驅(qū)動電機(jī)應(yīng)具有較高的效率。（3）低速大轉(zhuǎn)矩及寬范圍的恒功率特性。即使沒有變速器，驅(qū)動電機(jī)本身也應(yīng)能滿足所需的轉(zhuǎn)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(yùn)行工況下都應(yīng)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(nèi)盡可能采用高電壓，可以減小電機(jī)的尺寸和控制器、導(dǎo)線等設(shè)備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。（6）安全性能達(dá)標(biāo)。動力電池組、驅(qū)動電機(jī)等強(qiáng)電部件的工作電壓能達(dá)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(zhuǎn)速。與低轉(zhuǎn)速電機(jī)相比，高轉(zhuǎn)速電機(jī)的體積和質(zhì)量較小，有利于降低整車裝備的質(zhì)量。（8）使用壽命長。為降低新能源汽車的使用成本，驅(qū)動電機(jī)的使用壽命應(yīng)與車輛保持一致，真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。新能源汽車對驅(qū)動電機(jī)的性能要求新能源汽車驅(qū)動電機(jī)分類新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的分類1）直流電機(jī)優(yōu)點：調(diào)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(hù)工作量大；轉(zhuǎn)速低；質(zhì)量和體積大

應(yīng)用：巡邏車、電動觀光車、電動叉車等。2）交流異步電機(jī)：優(yōu)點：效率高、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、可靠性好缺點：體積大、質(zhì)量大、功率密度低應(yīng)用：大功率、低速車輛，尤其是驅(qū)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(diào)速范圍大的場合。3）永磁同步電機(jī)優(yōu)點：小體積、輕量化、功率密度高，能耗小缺點：成本高。應(yīng)用廣泛，國內(nèi)大部分純電動汽車均采用。4）開關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，效率高（>85%）,成本低，調(diào)速靈活（可以通過改變電壓，導(dǎo)通和關(guān)斷角度，擁有很好的調(diào)速范圍和能力）；缺點：轉(zhuǎn)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(jī)和永磁同步電機(jī)兩種。交流異步電機(jī)又稱交流感應(yīng)電機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種交流電機(jī)。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)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(jī)應(yīng)用較為廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡單且堅固、制造成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點。交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和所有旋轉(zhuǎn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)一樣，交流異步電機(jī)由靜止的定子和可以旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成，定子和轉(zhuǎn)子之間為氣隙。交流異步電機(jī)的氣隙一般為0.5～2.0mm，氣隙的大小對交流異步電機(jī)的性能有很大影響。交流異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)02交流異步電機(jī)的定子01交流異步電機(jī)的定子主要由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座三部分組成。2）定子繞組定子繞組是電機(jī)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(zhuǎn)磁場。定子繞組由三個在空間上互隔120°對稱排列且結(jié)構(gòu)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(jī)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(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。033）機(jī)座機(jī)座主要用于固定定子鐵心和前、后端蓋，支承轉(zhuǎn)子并起到防護(hù)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(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)子交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組。1）轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯是電機(jī)磁路的一部分，它由0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上，整個轉(zhuǎn)子的外表呈圓柱形。交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子2）轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩類?；\型繞組繞線型繞組交流異步電機(jī)定子繞組接通三相交流電源后，定子內(nèi)便形成旋轉(zhuǎn)磁場，若轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場有相對運(yùn)動，導(dǎo)條中變會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而使轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電流與磁場作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。交流異步電機(jī)的工作原理永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)

永磁同步電機(jī)（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）具有高效、高控制精度、高轉(zhuǎn)矩密度、良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性及低振動噪聲的特點，在電動汽車驅(qū)動方面具有很高的應(yīng)用價值，受到國內(nèi)外電動汽車界的高度重視，是最具競爭力的電動汽車驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)之一。02永磁同步電機(jī)的定子01永磁同步電機(jī)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(jī)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(zhuǎn)磁場。定子繞組由三個在空間上互隔120°對稱排列且結(jié)構(gòu)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(jī)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(nèi)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(jī)的轉(zhuǎn)子01永磁轉(zhuǎn)子主要由永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。其中永磁體主要采用鐵氧體永磁和釹鐵硼永磁材料；轉(zhuǎn)子鐵心可根據(jù)磁極結(jié)構(gòu)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(nèi)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(zhuǎn)變壓器式和霍爾式。但無論哪種測量方式，其本質(zhì)都是用來測量