电动汽车驱动电机的类别及发展趋势

目前，国内外用于电动汽车的驱动电机主要有直流电动机、三相交流异步感应电动机、开关磁阻电动机和永磁电动机4大类。现分别介绍如下：

①直流电动机：是指有刷励磁直流电动机。其原理是通过改变输入电压或电流实现对其转矩的独立控制，进行平滑调速。直流电动机的优点是具有良好的动态特性，起动转矩大，过载能力强，成本低，技术成熟；但其效率低，体积质量大，电刷和换向器维护量大，且高速运行时滑环有火花，不宜高速运行。直流电动机主要用于电动三轮车、场地车。

②交流电动机：是矢量控制技术的应用，实现了交流电动机的变频控制，解决了交流电动机控制难的问题，显示了交流电动机结构简单、效率高、可靠性高、转矩脉动小、噪声小、转速高、体积小、易维护的优势，同时也使交流电动机具有了类似于直流电动机的优良性能。交流电动机是目前技术相对较成熟的驱动电动机，但交流电动机轻载效率低，解决电池向电动机大电流供电以提高运行效率，并保持矢量控制下的快速动态响应是需要进一步解决的技术难题。

③开关磁阻电动机：由电磁阻电动机和开关电路控制器组成的机电一体化的新型调速电动机。它由可变磁阻步进电动机直接衍生而来。电动机工作时，依次使定子线圈中的电流导通或截止，电流变化形成的磁场吸引转子的凸极而产生转矩。转子上没有绕组、磁钢或滑环，结构简单，可在较宽转速和转矩范围内高效运行，可靠性高，起动和调速性好，控制简单，成本低。但该类电动机磁极端部严重磁饱和以及沟槽的边缘效应，使其设计和控制都非常困难，且转矩波动大，噪声大，需要位置传感器检测等，使该类电动机的应用受到很大的限制。

④永磁电动机：主要指三相永磁同步电动机和无刷直流电动机。永磁电动机在各类驱动电动机中，具有功率密度高、体积小、重量轻、结构简单、控制灵活等优点。但由于永磁电动机转子为永磁体，无法调节，必须通过调节定子电流、增加定子电流去磁分量来削弱磁场，这就使定子电流增大，铜耗增加。同时，磁性受温度、振动等因素的影响，如果工作范围选择不当，存在高温退磁、电动机运行有失步现象。过载能力受控制器的限制、电动机制造工艺需深入探索、磁钢价格较高等都是需要从技术上实现突破的关键。由于我国占有全世界80%的稀土资源，随着铷铁材料性能的提高，以及电动机设计、制造技术的不断完善和制造成本的不断下降，永磁电动机的应用前景会逐步好转。

为了充分发挥永磁电动机的优势，克服其缺点，目前国内外开展了永磁混合电动机的研制。

①永磁和磁阻混合：一类是把永磁嵌入转子的磁回路中，永磁电动机同时产生永磁转矩和同步磁阻；另一类是把永磁体和开关磁阻结构结合，产生另一种形式永磁和磁阻混合电动机，即双凸电动机。它具有高功率密度、高效率和宽转速范围调节等优点。

②永磁转矩和磁滞转矩组合：一种形式是其结构是把永磁体嵌入磁滞环内表面的槽中，这种电动机起动转矩高、运行平稳、噪声低；另一种形式是把永磁体置于转子内，直流励磁绕组放在定子上，通过控制励磁电流的大小和方向，很容易调节电动机气隙磁通，以得到满足电动汽车驱动要求的转矩/转速特性。(www.xing528.com)

4类电动机的相关比较见表20-1和表20-2。

表20-1 4类电动机的特性比较

表20-2 4类电动机的优点、缺点及应用前景比较

针对上述4类驱动电动机的技术特点，美国、欧洲等国家倾向于采用交流电动机；日本多采用无刷直流永磁电动机；德国、英国着力开发开关磁阻电动机。国内科研机构和电动汽车相关企业多以技术相对成熟的交流电动机配置为主，并同时在研制永磁电动机方面做着努力。从发展趋势看，交流电动机和永磁电动机将成为驱动电机的两大主流。