交流电机可分为同步电机和异步电机两大种类，异步电机又称为感应电机。如果电机转子的转速与定子旋转磁场的转速相等，转子与定子旋转磁场在空间同步地旋转，这种电机就称为同步电机；如果电机转子的转速不等于定子旋转磁场的转速，转子与定子旋转磁场在空间旋转时不同步，则这种电机就称为异步电机。异步电机具有结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便、效率较高的优点，得到了广泛应用；其主要缺点在于功率因数低，运行时必须从电网吸收无功电流来建立磁场，故其功率因数小于1。三相异步电机有笼型异步电机和绕线转子异步电机两种。在电动汽车的应用中，笼型异步电机较为广泛。它结构简单（图6-7）、坚固，价格低，而且维护起来也很容易。

1.三相异步电机的构造及工作原理

三相异步电机的定子和转子由层叠、压紧的硅钢片组成；两端采用端盖封装，在转子和定子之间没有相互接触的部件。

三相异步电机的定子绕组是一个对称的三相绕组。当三相异步电机接到三相电源上时，定子绕组就能产生一个旋转磁场。该磁场切割转子绕组，在转子绕组中感应电动势。如果转子绕组电路闭合，则会产生转子电流，该电流与定子旋转磁场相互作用，使转子绕组导体受到电磁力的作用，从而使转子跟着定子旋转磁场同方向旋转，电机就能带动机械负荷。如果三相异步电机转子的转速与旋转磁场的转速相同，则转子绕组的导体不切割旋转磁场的磁力线，导体中就没有感应电动势和电流，也就不会产生电磁力使转子转动。定子旋转磁场的转速n₁与转子转速n之间的差值称为转差，它与n₁的比值称为转差率s。三相异步电机转子的转速是随负荷的变化而变化的，s也就随负荷的变化而变化。

2.交流异步电机的性能特点

电动汽车用的交流异步电机具有以下的特点：

1）小型轻量化。

2）易实现转速超过10000r/min的高速旋转。

3）高速低转矩时运转效率高。

4）低速时有高转矩，以及有宽泛的速度控制范围。

5）高可靠性（坚固）。

6）制造成本低。

7）控制装置的简单化。(www.daowen.com)

异步电机成本低且可靠性高，逆变器即使是损坏而产生短路时也不会产生反向电动势，不会出现紧急制动的可能性，因此广泛应用于大型高速的电动汽车中。三相笼型异步电机的功率容量覆盖面很广，从零点几瓦到几百千瓦。它可以采用空气冷却或液体冷却方式，冷却自由度高，对环境的适应性好，并且能够实现再生制动。与同样功率的直流电机比较，效率较高，质量要减小约一半。

图6-7 笼型异步电机的结构

为了更好地满足以上要求，各大厂商均对其进行了研究开发。一般情况下，作为电动汽车专用的电机，由于安装条件是受限制的，而且要求小型轻量化，因而电机在10000r/min以上高速运转时，大多采用一级齿轮减速器实现减速。此外，由于振动等恶劣工作环境，低转速状态下需要高转矩，并且要求在较宽的速度范围内具有恒功率输出特性，所以电动汽车用异步电机与一般工业用的电机不同，因此在设计上采用了多种特有的方法。

出于对工作环境的考虑，电机大多采用全封闭式结构，为了框架、托座等的轻量化，采用压铸或挤压铝的方式制造，也有采用将定子铁心裸露在外表面的无框架的结构，而且为了实现小型轻量化，大多采用了水冷却定子框架的水冷式电机。高速运转时由于频率升高而引起了铁损的增大，因此希望减少电机的极对数，一般采用2极对数或4极对数，但是采用2极对数时，线圈端部的长度较长，故采用4极对数的场合更多些。此外，为了减少铁损，普遍采用了有良好磁性的电磁钢板。

3.三相异步电机驱动控制系统

20世纪90年代后，交流电机驱动系统的研制和开发有了新的突破。相比直流电机，交流电机的体积小、质量小、效率高、调试范围宽、可靠性高、价格便宜、维修简单方便，在电动汽车上得到了广泛应用。

图6-8所示为双侧独立驱动电驱动履带车辆异步电机驱动系统技术方案，该系统由三相异步电机、三相电压型PWM逆变器和驱动控制单元组成。三相异步电机的定子绕组接通交流电源产生励磁电流建立磁场，依靠电磁感应作用使转子绕组感生电流产生电磁转矩，以实现能量转换；三相PWM逆变器包含IGBT功率管，将直流电变为交流感应电机所需的交流电；驱动控制单元采用矢量控制算法，输出控制信号，使三相PWM逆变器实现相应的工作方式，控制瞬间功率流的变化，最终使电机能顺利完成电驱动综合控制器的期望动作。

图6-8 双侧独立驱动电驱动履带车辆异步电机驱动系统技术方案

4.三相异步电机的调速

异步电机的基本调速方式有三种：调压调速、变极调速和变频调速。改变异步电机输入电源电压进行调速的方式称为调压调速，是一种变转差率调速；变换异步电机绕组极对数，从而改变同步转速进行的调速方式称为变极调速，其转速阶跃变化；改变异步电机输入电源频率，从而改变同步转速的调速方式称为变频调速，其转速可以均匀变化。随着电力电子微电子技术和现代控制技术的飞速发展，目前基于IGBT的SVPEM脉宽调制式控制应用广泛，动静态性能优良的矢量控制可以与直流调速相媲美，而控制简单、动态性能好的直接转矩控制在机车牵引等领域具有相当的应用前景。