電動機分類及特點

關(guān)于電動機分類及特點第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月電動機分類及特點不得不承認，現(xiàn)階段制約電動車發(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)動車輪的電機，它本身的性能也會影響電動車的行駛表現(xiàn)。就像電池一樣，各廠商在電動機的應(yīng)用方面也在摸索中前行。第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月相比之下，電動機的發(fā)展趨勢還是更明朗一些，從現(xiàn)已成熟的電動機技術(shù)來看，開關(guān)磁阻電動機在各個技術(shù)特性方面似乎更符合電動車的使用需要，但尚未得到普及，永磁同步電動機已經(jīng)開始裝配在一些量產(chǎn)車上，例如騰勢、寶馬i3，應(yīng)用較廣泛的是異步電動機，此外，如果按電流類型劃分還可分為直流電動機和交流電動機兩種。通過下面的表格，我們可以先大致了解下4種較為典型的電動機的性能特性。第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無刷直流電動機

電池儲存電能，電能是以直流電的方式從電池輸出經(jīng)過轉(zhuǎn)換器傳至電動機。直流電動機按有刷直流電動機和無刷直流電動機區(qū)分，有刷直流電動機因維護不方便被無刷直流電動機取代，無刷直流電動機已成為入門級電動車所使用的最為普遍的一種類型。第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無刷直流電動機在技術(shù)特性上，無刷直流電動機可分為具有直流電動機特性的無刷直流電動機以及具有交流電動機特性的無刷直流電動機。我們所討論的范疇僅限較為主流的直流電動機特性的無刷直流電動機。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無刷直流電動機根據(jù)電動車對電動機的技術(shù)要求，直流電動機能夠滿足電動車運行的基本需求，另外，無刷直流電動機也不需要用戶在用車期間去考慮它的維護問題，基于這樣的特性，無刷直流電動機成為入門級電動車的首選。第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無刷直流電動機之所以說它是入門級電動機的首選是因為這種電動機自身也存在一些弊端，這些弊端會成為阻礙它在電動車行業(yè)里的發(fā)展。第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月無刷直流電動機直流電動機的轉(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車的工況需求，所以，有些廠商通過為其匹配二級減速器或具備一定傳動齒比范圍的CVT變速箱來彌補直流電動機在轉(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整車的設(shè)計都有不利的影響。當(dāng)然，也可以只為電動機匹配一個單級減速器，但車輛的動力性能以及最高車速都會受到影響。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月為什么現(xiàn)在異步電動機應(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成本和功能這兩方面的平衡，異步電動機在電動車領(lǐng)域的普及就能說明這一點。異步電動機的擁躉者中除了國內(nèi)大多數(shù)廠商推出的電動車產(chǎn)品外，還包括在電動車陣營中獨樹一幟的特斯拉MODEL

S。在技術(shù)方面，異步電動機為什么能夠得到普及？第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機異步電動機也可被歸納到交流電動機范疇。變頻調(diào)速是電動機首先要具備的功能，因為，純電動車的車輪由電動機和差速器組成的傳動機構(gòu)進行驅(qū)動，電動機本身的轉(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)來看，變速箱不再是整個動力系統(tǒng)的必要裝置，但是，在變頻調(diào)速的性能方面，還是對電動機提出了較高的要求，另外，倒車也是日常駕駛時經(jīng)常遇到的問題，所以，還需要電動機能夠自如的在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)間切換。第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機異步電動機具備變頻調(diào)速的能力，其效果相當(dāng)于我們所理解的裝配有無級變速箱的車輛在加速時發(fā)動機轉(zhuǎn)速與車速較為線性的對應(yīng)關(guān)系。而上面提到的倒車問題，異步電動機也可輕易通過自身正反轉(zhuǎn)的切換給予滿足。第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機異步電動機實現(xiàn)動能回收也更為容易。車輛滑行或制動時，車輪反拖電動機轉(zhuǎn)動，在這個工況下，電動機可進行發(fā)電并將電能回收到電池中，以此延長車輛的續(xù)航里程。第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月異步電動機功能上能夠滿足電動車的技術(shù)需求，但其自身結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，由此帶來的是堅固耐用、工作狀態(tài)穩(wěn)定、成本易控等優(yōu)勢。第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月更好的電動機是什么類型

永磁同步電動機

事實上，永磁同步電動機的結(jié)構(gòu)與上面提到的直流電動機相似，這樣便可具備無刷直流電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、功率密度大、調(diào)速性能好等特點。與此同時，由于永磁同步電動機采用的驅(qū)動方式不同于直流電動機，所以，在噪音以及控制精度環(huán)節(jié)，永磁同步電動機更勝一籌。第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月永磁同步電動機永磁同步電動機的使用對于電動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，對于一般用戶而言，這樣的衡量標準電動車同樣適用。目前的電動車大多只提供一級減速器，所以，電動機的轉(zhuǎn)速較高，受電動機驅(qū)動方式、裝配精度以及各個部件間的匹配等因素影響，車輛行駛時電動機發(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，但僅評價對噪音源的控制，永磁同步電動機還是有一定優(yōu)勢，另外，它的體積也更小，換言之，布置更為靈活，更輕的自重對整車重量也有所貢獻。寶馬i3所使用的正是永磁同步電動機。第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

特斯拉為什么不用永磁同步電動機

第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月永磁同步電動機從技術(shù)優(yōu)勢來看，永磁同步電動機應(yīng)該成為高端電動車必用的一個類型，但事情也沒有這么絕對，特斯拉MODEL

S使用的則是上面介紹的異步電動機類型，盡管在重量和體積方面，異步電動機并不占優(yōu)勢，但其轉(zhuǎn)速范圍廣泛以及高達20000rpm左右的峰值轉(zhuǎn)速即使不匹配二級差速器也能夠滿足該級別車型高速巡航的轉(zhuǎn)速需求，至于重量對續(xù)航里程的影響，高能量密度的18650電池能夠“掩蓋”電機重量的劣勢。此外，異步電機穩(wěn)定性優(yōu)秀也是特斯拉選擇其的重要原因。第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

開關(guān)磁阻電動機

開關(guān)磁阻電動機是一個很具發(fā)展?jié)摿Φ碾妱訖C，在同樣具備結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、工作可靠、效率高等優(yōu)勢外，它的調(diào)速系統(tǒng)可控參數(shù)多和經(jīng)濟指標比上述電動機都要好。功率密度也更高，這意味著電動機在重量更輕且功率大，當(dāng)電流達到額定電流的15%時即可實現(xiàn)100%的起動轉(zhuǎn)矩。另外，更小的體積也使得電動車的整車設(shè)計更為靈活，可以將更大的空間貢獻給車內(nèi)，更為重要的是，這種電動機的成本也不高。第31頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月說了這么多優(yōu)點，那為什么這類電動機還無法得到普及呢？

雖然開關(guān)磁阻電動機的結(jié)構(gòu)簡單，但控制系統(tǒng)的設(shè)計相對復(fù)雜，特別是在研發(fā)階段，現(xiàn)有技術(shù)很難為其建立準確的數(shù)學(xué)模型。在實際運轉(zhuǎn)過程中，電動機本身發(fā)出的噪音以及振動是電動車無法“容忍”的，尤其是負載運行的工況下，這兩點尤為明顯。綜上所述，這類電動機或許在未來能夠通過技術(shù)優(yōu)化克服致命硬傷的前提下，廣泛應(yīng)用于電動車領(lǐng)域，能夠幫助電動車的續(xù)航里程有所提升。第32頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月誕生100年，仍無法被廣泛應(yīng)用的電動機

而誕生于100年前的輪轂電機到現(xiàn)在仍舊