电动车驱动电动机分类与优缺点

电动车的驱动电动机使用较多的有串励直流电动机、他励直流电动机、无刷电动机、开关磁阻电动机及三相高效交流变频电动机等，其中串励直流电动机和他励直流电动机由于价格便宜、性能优越等特点在电动车上得到广泛应用。电动车驱动电动机的选用与整车配置、用途及档次有关。另外驱动电动机的调速控制也分有级调速和无级调速两种，且有的电动机采用电子调速控制器，而有的电动机不使用调速控制器。

1.有刷串励直流电动机

有刷串励直流电动机主要由定子、转子、刷盖和驱动盖等组成。此类电动机适用于蓄电池供电的各种电动车辆，如电动车、叉车、搬运车、电动摩托车等。优点是起动转矩大、过载能力强，缺点是需要换电刷、高速有环火、不适宜高速运行、效率低、体积大、防护能力差、能量回馈差，主要用在电动三轮车和电动车上。有刷串励直流电动机外形如图5-2所示。

图5-2 有刷串励直流电动机外形

图5-3 交流异步电动机外形

2.交流异步电动机

交流异步电动机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动车的驱动系统。目前，日本研制的电动车主要采用这种电动机。交流异步电动机具有较高的能量密度、效率转换高、体积小、性能稳定、功率强、能耗低、抗载能力和爬坡能力强等优点，是电动车未来发展的主要方向。在实际应用中发现，交流异步电动机对控制器技术要求非常高，较难稳定控制变频电流，从而导致转矩范围也难于稳定，因此很少企业能够拥有此项科技含量极高的技术。交流异步电动机外形如图5-3所示。

3.开关磁阻电动机

开关磁阻电动机是一种新型调速电动机，调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点，是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固，调速范围宽，调速性能优异，且在整个调速范围内都具有较高效率，系统可靠性高。系统主要由开关磁阻电动机、功率变换器、控制器与位置检测器四部分组成。控制器内包含控制电路与功率变换器，而转子位置检测器则安装在电动机的一端。

开关磁阻电动机结构简单，性能优越，可靠性高，覆盖功率范围为10W～5MW的各种高低速驱动调速系统。缺点是低速振动大、噪声大、效率偏低，能量回馈差，因此应用很少。开关磁阻电动机外形如图5-4所示。

4.永磁同步电动机

永磁同步电动机在起动时，因为转子静止，定子磁场和转子磁场不能保持相对静止，所以不能产生定向的稳定转矩。所以从理论上说，永磁同步电动机无自起动转矩，需在转子上附加笼型绕组（导条）或磁滞环来产生起动转矩。为防止永磁体漏磁过大，笼型绕组不装在一个整体圆环上，而是装在极靴上，磁滞环则装于磁极外圈。当电动机的极数很多、转子惯量很小时，在定子磁场建立的第一个半波之内，由于转子的轻微抖动即可跃入同步。这类电动机无需附加装置，故称为自起动永磁同步电动机。永磁同步电动机的优点是具有较高的效率，能量回馈好，缺点是低速时转矩无法提升，有失步问题，因此应用很少。永磁同步电动机外形如图5-5所示。

图5-4 开关磁阻电动机外形

图5-5 永磁同步电动机外形(www.xing528.com)

5.无刷直流电动机

①电动机外特性好，非常符合电动车的负载特性，尤其是电动机具有可贵的低速大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。

②速度范围宽。电动机可以在低中高速度范围内运行，而有刷电动机由于受机械换向的影响，电动机只能在中低速下运行。

③电动机效率高，耗电省。尤其是在轻载车况下，电动机仍能保持较高的效率。

④过载能力强。

⑤再生制动效果好。因为电动机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电动机可完全进入发电机状态，给蓄电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械制动的负担。

⑥电动机体积小、重量轻、比功率大，可有效地减轻重量、节省空间。

⑦电动机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电动机内部，可靠性高。

无刷直流电动机的缺点是电动机结构比交流电动机复杂，控制器比有刷直流电动机复杂，引出线较多。

无刷直流电动机外形如图5-6所示。

6.差速电动机

差速电动机多用于电动车，是电动车的驱动和传动装置。它是电动驱动桥的主件，位于驱动桥的中间，通过齿轮向两边半轴传递动力。差速电动机允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。此种电动机的优点是结构设计合理紧凑，节能、环保、省电、低噪声；内部采用全钢齿轮传动，拆装方便；采用双驱差速传动，转矩大、爬坡载重能力强。差速电动机如图5-7所示。

图5-6 无刷直流电动机外形

图5-7 差速电动机