電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)分類

1無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)入門級(jí)電動(dòng)汽車所使用的最為普遍的電動(dòng)機(jī)類型。之所以說(shuō)它是入直流電動(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)。這里我們所討論的范疇僅限于具有直流電動(dòng)機(jī)特性的無(wú)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，圖6所示為六槽無(wú)刷永磁電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意商通過(guò)為其匹配二級(jí)減速器或具備傳動(dòng)比范圍的CVT變速器來(lái)彌補(bǔ)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)與交流電機(jī)的區(qū)別：很多初學(xué)者容易將直流永磁電動(dòng)機(jī)和交流永磁電動(dòng)機(jī)混淆，下面加以對(duì)比。1）設(shè)計(jì)上的區(qū)別：二者用的材料大體都一樣，主要是設(shè)計(jì)上的不同。一般無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候，氣隙磁場(chǎng)是方波的(梯形波)，而且平頂?shù)牟糠衷狡皆胶?，因此在極對(duì)數(shù)選擇上一般選取整數(shù)槽集中繞組，例如4極12槽，并且磁鋼一般是同心的扇形環(huán)，徑向充磁。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)一般裝霍爾位置傳感器來(lái)檢測(cè)位置和速度，驅(qū)動(dòng)方式一般是六步方波驅(qū)動(dòng)，用于位置識(shí)別要求不高的場(chǎng)合。而永磁同步電動(dòng)機(jī)是正弦波氣隙，越正弦越好，因此極對(duì)數(shù)上選擇分?jǐn)?shù)槽繞組，般配置增量型編碼器：旋轉(zhuǎn)變壓器、絕對(duì)編碼器等。驅(qū)動(dòng)方式一般采用正弦波驅(qū)動(dòng)，如FOC算法等，用于伺服場(chǎng)合。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁極采用瓦型磁鋼，經(jīng)過(guò)磁路設(shè)計(jì)，可以獲得梯形波的氣隙磁密，定子繞組多采用集中整距繞組，因此感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)也是梯形波的。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制需要位置信息反饋，必須有位置傳感器或是采用無(wú)位置傳感器估計(jì)技術(shù)，構(gòu)成自控式的調(diào)速系統(tǒng)?？刂茣r(shí)各相電流也盡量控制成方波，逆變器輸出電壓按照有刷直流電動(dòng)機(jī)PWM(脈寬調(diào)制)的方法進(jìn)行控制即可。本質(zhì)上，無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)也是一種永磁同步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速屬于變壓變頻調(diào)速范疇。永磁同步電動(dòng)機(jī)具有定子三相分布繞組和永磁轉(zhuǎn)子，在磁路結(jié)構(gòu)和繞組分布上保證感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)波形為正弦，外加的定子電壓和電流也應(yīng)為正弦波，一般靠交流變壓變頻器提供。永磁同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)常采用自控式，也需要位置反饋信息，可以采用矢量控制(磁場(chǎng)定向控制)或直接轉(zhuǎn)矩控制的先進(jìn)控制策略。綜上所述，兩者區(qū)別可以認(rèn)為是方波和正弦波控制導(dǎo)致的設(shè)計(jì)理念不同。最后糾正一個(gè)概念，“直流變頻”實(shí)際上是交流變頻，只制對(duì)象，通常稱之為“無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)”。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)本體：定子繞組為集中繞組，永磁轉(zhuǎn)子形成方波磁場(chǎng)；永磁同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)本體：定子繞組為分布繞組，永磁轉(zhuǎn)子形成正弦磁場(chǎng)；無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的位置傳感器：低分辨率，60度分辨率，霍爾元件，電磁式、光電式；永磁同步電動(dòng)機(jī)的位置傳感器：高分辨率，1/256，4）控制的不同：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)：120度方波電流，采用PWM控制；永磁同步電動(dòng)機(jī)：正弦波電流，采用SPWM(逆變?cè)砑翱刂品椒?及SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)控制。無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)磁鋼為方波充磁，控制電壓PWM也為方波，電流也為方波，一個(gè)電周期有6個(gè)空間矢量。控制簡(jiǎn)單，成本低，一般的MCU(微控制單元)就可以實(shí)現(xiàn)。永磁同步電動(dòng)機(jī)：磁鋼為正弦波充磁，反電動(dòng)勢(shì)也為正弦波，電流也為正弦波。一般采用矢量控制技術(shù)，一個(gè)電周期一般最少會(huì)有18個(gè)矢量(當(dāng)然越多越好)，需要高性能的MCU或DSP才能實(shí)現(xiàn)。上述討論可以概括為以下結(jié)論：磁同步電動(dòng)機(jī)為速度和位置傳感器，如旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器等。（2）反電勢(shì)波形不同：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為近似梯形波(理想狀態(tài))；永磁同步電動(dòng)機(jī)為正弦波(理想狀態(tài))。三相電流波形不同：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)為近似方波或梯形波(理想狀態(tài))；永磁同步電動(dòng)機(jī)為正弦波(理想狀態(tài))。（3）控制系統(tǒng)的區(qū)別：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)通常包括位置控制器、速度控制器和電流(轉(zhuǎn)矩)控制器；永磁同步電動(dòng)機(jī)根據(jù)控制策略的不同會(huì)有不同的控制系統(tǒng)。（4）設(shè)計(jì)原理與方法上的區(qū)別：無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)盡量拓寬反電勢(shì)波形的寬度(使之近似為梯行波)；永磁同步電動(dòng)機(jī)使反電勢(shì)接近于正弦波。體現(xiàn)在設(shè)計(jì)上主要是定子繞組、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(如極弧系數(shù))上的區(qū)別。2交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)交流異步電動(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)汽車動(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)首先要具備夠自如地在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)間切換。交流異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3永磁同步電動(dòng)機(jī)其具備無(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)速性永磁同步電動(dòng)機(jī)的使用對(duì)于電動(dòng)汽車的乘坐舒適性有所幫助。通常一，這樣的衡量標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車同樣適用。目前的電動(dòng)汽車大多只同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該成為高端電動(dòng)汽車必用的一個(gè)類型，但事情也沒(méi)圍廣泛以及高達(dá)20000r/min左右的峰值轉(zhuǎn)速即使不匹配二級(jí)差速4開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在這一點(diǎn)上優(yōu)于上述電動(dòng)機(jī)。功率密度更高意味著此電動(dòng)機(jī)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%的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。另外，更小的