一、什么是電機

電機，顧名思義，就是將電能與機械能相互轉換的一種電力原件。當電能轉化為機械能時，電機表現出的就是電動機的工作特性，當機械能轉化為電能時，電機表現出的就是發(fā)電機的工作特性，結合到新能源汽車上，新能源汽車在放電狀態(tài)下驅動車輛前進或者后退時，表現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，表現出的就是發(fā)電機特性。

二、驅動電機的分類

現階段的新能源汽車常用的驅動電機包括兩種，永磁同步電機及交流異步電機，且大多數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：定子和轉子。定子是最外面的圓筒，圓筒內側纏繞有很多繞組，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”。

在定子內部，要么是纏繞有很多繞組的圓柱體，要么是籠型結構的圓柱體，它們與電動機的動力輸出軸連接在一起并同速旋轉，因此稱為“轉子”。轉子與定子之間沒有任何連接和接觸，但是當定子上的繞組接通交流電源時，轉子就會立刻旋轉并輸出動力。

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

根據楞次定律，感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因，也就是盡力使轉子上的導體不再切割定子旋轉磁場的磁感應線，這樣的結果就是：轉子上的導體會“追趕”定子的旋轉電磁場，也就是使轉子追著定子旋轉磁場跑，最終使電動機開始旋轉。由于轉子總是在“追趕”定子旋轉磁場的旋轉速度，并且為了能夠切割磁感應線而產生感應電流，轉子的轉速總要比定子電磁場的轉速慢一點點（2%~6%），也就是異步運行，所以才將這種產生感應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，轉子磁場的形成要分兩步走：第一步是定子旋轉磁場先使轉子繞組產生感應電流；第二步是感應電流再產生轉子磁場。在楞次定律的作用下，轉子跟隨定子旋轉磁場轉動，但又“永遠追不上”，因此才稱其為異步電動機。如果轉子繞組中的電流不是由定子旋轉磁場感應的，而是自己產生的，則轉子磁場與定子旋轉磁場無關，而且其磁極方向是固定的，那么根據同性相斥、異性相吸的原理，定子的旋轉磁場就會推拉轉子旋轉，使轉子磁場和轉子本身，一起與定子旋轉磁場“同步”旋轉。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量比，體積更小，質量更輕，輸出轉矩更大，電動機的極限轉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今電動汽車應用最多的電動機。但永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降，或發(fā)生退磁現象，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。

 

四、電動汽車電機的基本要求

1. 電機結構緊湊、尺寸小，封裝尺寸有限，必須根據具體產品進行特殊設計。

2. 重量輕，以減輕車輛的整體重量。應盡量采用鋁合金外殼，同時轉速要高，以減輕整車的質量，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。要保證在較寬的轉速和轉矩范圍內都有很高的效率，以降低功率損耗，提高一次充電的續(xù)駛里程。

6. 成本低，以降低車輛生產的整體費用。

7. 調速范圍寬。應包括恒轉矩區(qū)和恒功率區(qū)，低速運行輸出的恒定轉矩大，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，以滿足短時內加速行駛與最大爬坡的要求。

9. 環(huán)境適應性好。要適應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、驅動電機的工作原理

動力電池的直流電經過高壓配電箱，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動汽車行駛。

當車輛滑行或制動時，電機控制器控制驅動電機使其處于發(fā)電狀態(tài)，驅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。