一、什么是電機

電機，顧名思義，就是將電能與機械能相互轉(zhuǎn)換的一種電力原件。當(dāng)電能轉(zhuǎn)化為機械能時，電機表現(xiàn)出的就是電動機的工作特性，當(dāng)機械能轉(zhuǎn)化為電能時，電機表現(xiàn)出的就是發(fā)電機的工作特性，結(jié)合到新能源汽車上，新能源汽車在放電狀態(tài)下驅(qū)動車輛前進或者后退時，表現(xiàn)出的就是電動機特性，在車輛松開加速踏板或者踩下制動踏板時，表現(xiàn)出的就是發(fā)電機特性。 ? 二、驅(qū)動電機的分類 現(xiàn)階段的新能源汽車常用的驅(qū)動電機包括兩種，永磁同步電機及交流異步電機，且大多數(shù)新能源汽車采用的是永磁同步電機，只有少部分車輛采用了交流異步電機。 ?

1.?交流電機

交流電動機主要有兩大部件：定子和轉(zhuǎn)子。定子是最外面的圓筒，圓筒內(nèi)側(cè)纏繞有很多繞組，這些繞組與外部交流電源接通，整個圓筒則與機座連接在一起，固定不動，因此稱為“定子”。 在定子內(nèi)部，要么是纏繞有很多繞組的圓柱體，要么是籠型結(jié)構(gòu)的圓柱體，它們與電動機的動力輸出軸連接在一起并同速旋轉(zhuǎn)，因此稱為“轉(zhuǎn)子”。轉(zhuǎn)子與定子之間沒有任何連接和接觸，但是當(dāng)定子上的繞組接通交流電源時，轉(zhuǎn)子就會立刻旋轉(zhuǎn)并輸出動力。

? 2. 異步電機

交流電動機的工作原理：通電繞組在旋轉(zhuǎn)磁場里轉(zhuǎn)動。電動機中的定子和轉(zhuǎn)子并不接觸，為什么給定子繞組通上交流電后，轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)呢？其工作原理用到兩大電磁定律：電磁感應(yīng)定律和楞次定律。當(dāng)定子上纏繞的繞組通上交流電后，由于交流電的特性，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的電磁場。轉(zhuǎn)子上的繞組是一個閉環(huán)導(dǎo)體，它處在定子的旋轉(zhuǎn)磁場中就相當(dāng)于在不停地切割定子的磁感應(yīng)線。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合導(dǎo)體的一部分在磁場中做切割磁感應(yīng)線的運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。

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? 根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的效果總是反抗引起感應(yīng)電流的原因，也就是盡力使轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體不再切割定子旋轉(zhuǎn)磁場的磁感應(yīng)線，這樣的結(jié)果就是：轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體會“追趕”定子的旋轉(zhuǎn)電磁場，也就是使轉(zhuǎn)子追著定子旋轉(zhuǎn)磁場跑，最終使電動機開始旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子總是在“追趕”定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度，并且為了能夠切割磁感應(yīng)線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總要比定子電磁場的轉(zhuǎn)速慢一點點（2%~6%），也就是異步運行，所以才將這種產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動機稱為異步電動機。

? 3. 永磁同步電機

在異步電動機中，轉(zhuǎn)子磁場的形成要分兩步走：第一步是定子旋轉(zhuǎn)磁場先使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流；第二步是感應(yīng)電流再產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場。在楞次定律的作用下，轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動，但又“永遠追不上”，因此才稱其為異步電動機。如果轉(zhuǎn)子繞組中的電流不是由定子旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)的，而是自己產(chǎn)生的，則轉(zhuǎn)子磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場無關(guān)，而且其磁極方向是固定的，那么根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，定子的旋轉(zhuǎn)磁場就會推拉轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子磁場和轉(zhuǎn)子本身，一起與定子旋轉(zhuǎn)磁場“同步”旋轉(zhuǎn)。這就是同步電動機的工作原理。

? 永磁同步電動機具有較高的功率質(zhì)量比，體積更小，質(zhì)量更輕，輸出轉(zhuǎn)矩更大，電動機的極限轉(zhuǎn)速和制動性能也比較優(yōu)異，因此永磁同步電動機已成為現(xiàn)今電動汽車應(yīng)用最多的電動機。但永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導(dǎo)磁性能可能會下降，或發(fā)生退磁現(xiàn)象，有可能降低永磁電動機的性能。另外，稀土式永磁同步電動機要用到稀土材料，制造成本不太穩(wěn)定。

三、驅(qū)動電機的作用

驅(qū)動電機、電控系統(tǒng)、動力電池是電動汽車的核心部分，稱為“三電”。在電動汽車上，驅(qū)動電機替代了傳統(tǒng)汽車上的發(fā)動機和發(fā)電機，傳統(tǒng)汽車通常是把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動車輛行駛，而驅(qū)動電機既可以將電能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動汽車行駛，也可以作為發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能，并存儲在動力電池內(nèi)。 電機控制器將動力電池的高壓直流電變換為驅(qū)動電機的高壓三相交流電，使驅(qū)動電機產(chǎn)生力矩，并通過傳動裝置將驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給車輪，驅(qū)動汽車行駛。

? 四、電動汽車電機的基本要求

1. 電機結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，封裝尺寸有限，必須根據(jù)具體產(chǎn)品進行特殊設(shè)計。 2. 重量輕，以減輕車輛的整體重量。應(yīng)盡量采用鋁合金外殼，同時轉(zhuǎn)速要高，以減輕整車的質(zhì)量，增加電機與車體的適配性，擴大車體可利用空間，從而提高乘坐的舒適性。 3. 可靠性高、失效模式可控，以保證乘車者的安全。 4. 提供精確的力矩控制，動態(tài)性能較好。 5. 效率高，功率密度較高。要保證在較寬的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)都有很高的效率，以降低功率損耗，提高一次充電的續(xù)駛里程。 6. 成本低，以降低車輛生產(chǎn)的整體費用。 7. 調(diào)速范圍寬。應(yīng)包括恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)，低速運行輸出的恒定轉(zhuǎn)矩大，以滿足汽車快速啟動、加速、負荷爬坡等要求；高速運行輸出恒定功率，有較大的調(diào)速范圍，以滿足平坦的路面、超車等高速行駛的要求。 8. 瞬時功率大，過載能力強。要保證汽車具有4~5倍的過載能力，以滿足短時內(nèi)加速行駛與最大爬坡的要求。 9. 環(huán)境適應(yīng)性好。要適應(yīng)汽車本身行駛的不同區(qū)域環(huán)境，即使在較惡劣的環(huán)境中也能夠正常工作，具有良好的耐高溫、耐潮濕性能。 ?

五、驅(qū)動電機的工作原理

動力電池的直流電經(jīng)過高壓配電箱，通過電機控制器中的 DC/AC 變換器將直流電逆變成交流電，提供給永磁同步電機，進而永磁同步電機驅(qū)動汽車行駛。 當(dāng)車輛滑行或制動時，電機控制器控制驅(qū)動電機使其處于發(fā)電狀態(tài)，驅(qū)動電機利用車輛動能發(fā)電，通過電機控制器中的 AC/DC 變換器將三相交流電整流成直流電，回收能量存入動力電池。

為避免驅(qū)動電機在工作過程中溫度過高，電機冷卻循環(huán)水管中的冷卻液可將多余的熱量帶走，使其保持在正常的工作溫度范圍內(nèi)。

審核編輯：黃飛