1.电机的特点

驱动电机，是新能源汽车的动力核心。他既要实现驱动车辆行进的任务，同时在汽车刹车或滑行时还要能发电，具有回收能量的功能。由于新能源汽车结构紧凑、速度、续航要求大等特点，对驱动电机有以下基本要求：

（1）宽调速范围：要求驱动电机在低速时能输出大扭矩，以满足起步时的需求；高速巡航时则需要具有恒定功率输出的特性，以满足线性加速。

（2）高密度轻量化：以满足安装空间和整车布置、重量的限制。

（3）高效率：节能省电以保证更大的续航里程，毕竟不可能无限堆积电池。

（4）能量回收：可以在车辆减速时将制动的部分动能回收，从而达到增加续航里程。不过目前各品牌对这方面做得并不好。

（5）高可靠性与安全性：其机械强度、抗震性、冷却技术、电气系统和控制系统都必须能满足车辆安全性的标准和规定。

（6）成本能够持续降低。

根据电机的工作原理和结构有多种分类。按电机的驱动电流的类型来划分，可分为直流驱动系统和交流驱动系统两大类；按照电机的磁场形成方式不同，分为永磁式电机和励磁式电机。根据电机内有无电刷，可以分为有刷电机和无刷电机；根据电机的磁场旋转速度与转子的机械转动速度是否相同，可以分为同步电机和异步电机。主要的电机分类如图3-5所示。

图3-5　电机的分类

纯电动汽车经常采用的驱动电机有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机四类。最早应用于电动汽车的是直流电机，这种电机的特点是控制性能好、成本低。随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展，异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机表现出比直流电机更加优越的性能，这些类型的电机正在逐步取代直流电机。

电动汽车常用的四种驱动电机性能比较如表3-3所示。

表3-3　四种电机性能比较

2.直流电机

一般说的直流电机，是指有刷式直流电机。该类型的电机控制方法和结构简单，只需要用电压控制，不需检测磁极位置，并且小容量系统造价低，技术也成熟。因此早期的电动汽车，以及低速、小功率的电动汽车，广泛地采用直流电机；但是直流电机价格高，体积和质量大，在电动汽车上的应用受到了限制，目前大多数的纯电动汽车已经很少应用了。

特性：在电动汽车发展早期，直流电机被作为驱动电机广泛应用，但是由于其结构复杂，导致它的瞬时过载能力和电机转速的提高受到限制，长时间工作会产生损耗，增加维护成本。此外，电机运转时电刷冒出的火花使转子发热，会造成高频电磁干扰，影响整车其他电器性能。因此，目前电动汽车行业已经基本将直流电机淘汰。

优点：成本低、易控制、调速性能良好。

缺点：结构复杂、转速低、体积大、维护频繁。

应用代表车型：早期部分车型，基本上处于淘汰阶段。(www.daowen.com)

3.永磁同步电机

特性：所谓永磁，是指在制造电机转子时加入永磁体，使电机的性能得到进一步提升。而所谓同步，则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。但是，它也有自身的缺点，会产生磁性衰退的现象，使得电机容易发生损坏，国内的新能源车辆大量采用，如图3-6所示。

优点：效率高、结构简单、体积小、重量轻。

缺点：成本较高、转子上的永磁材料在高温、震动和过流的条件下磁性衰退严重。

图3-6　使用永磁电机的车辆

4.交流感应电机（三相异步电机）

三相异步电机又称感应电机，异步电机按照转子结构分为两种形式：有鼠笼式异步电机和绕线式异步电机。由定子中的3个绕组通入三相交流电，形成旋转磁场，转子多做成鼠笼状，无须通电，利用旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。三相异步电机旋转磁的转速与转子的转速之间一定要存在一个差值，因此称之为异步电机。

三相异步电机转子结构简单，与定子无直接接触部件，运行可靠，转速高，成本低，所以目前在电动汽车中交流异步电机应用较多。

异步电机转换旋转方向非常方便，只要调整任意两相电流即可。调速方式多样，可以改变电机磁场的极数，也可以改变驱动电流的频率，如果电源频率连续调整，则可实现电机转速的连续调速，这就是变频调速。

优点：能忍受大幅度的工作温度变化；感应电机的输出扭矩可以在大范围内调整；体积小，散热快。

缺点：异步感应电机产生单位转矩需要很大的电流，而且定子中有无功励磁电流，因此能耗较大，功率密度与转矩密度要低于永磁同步电机。采用感应（异步）电机，其控制系统复杂技术要求高，制造成本高。

典型车辆为美国的特斯拉。

5.开关磁阻电机

典型的三相开关磁阻电机的结构如图3-7所示。其定子和转子均为凸极结构，定子有6个极，转子有4个极。定子电极上套有集中线圈，两个空间位置相对的极上的线圈顺向串联构成一相绕组。转子由硅钢片叠压而成，转子上无绕组。

图3-7　开关磁阻电机动作原理图

开关磁阻电机，工作在一种连续的开关模式，利用磁阻最小原理产生旋转力矩。当A相绕组通电时，因磁通总要沿着磁阻最小的路径闭合，使转子1、3极和定子A、A′极对齐，A相断电、B相通电时，则B相电流产生的磁吸力要吸引转子2、4极，使转子逆时针转动，最终使转子2、4极与定子B、B′对齐。再使B相断电、C相通电，转子又将逆时针转过。

由开关电路产生旋转的磁场，结构和控制简单，出力大，可靠性高，成本低，启动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，转矩脉动严重，非线性严重，在电动汽车驱动中有利有弊，目前电动汽车应用较少，发展前景也被看好，主要的优势是它不需要使用永磁材料，对于稀土没有依赖性，甚至连电机常见的铜线圈也不用，造价可以控制比较低。开关磁阻电机的调速非常灵活，不但可以通过改变电压，而且可以通过改变导通和关断角度，拥有很好的调速范围和能力。转矩密度和效率也能做到接近永磁同步电机的水平，强于感应电机。