近年來，伴隨著行業(yè)的發(fā)展，新能源汽車逐漸被廣泛使用，各大廠商也推出了自家的明星產(chǎn)品。電機(jī)作為電動汽車最重要的部件之一，各大廠商紛紛選擇各類電機(jī)運(yùn)用在自家的產(chǎn)品上。而不同的電機(jī)到底有什么差別？又各自被運(yùn)用到哪些車型上去了？
什么是電機(jī)？ 所謂電機(jī)，就是將電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的一種電力元器件。 當(dāng)電能被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能時(shí)，電機(jī)表現(xiàn)出電動機(jī)的工作特性；當(dāng)機(jī)械能被轉(zhuǎn)換成電能時(shí)，電機(jī)表現(xiàn)出發(fā)電機(jī)的工作特性。大部分電動汽車在剎車制動的狀態(tài)下，機(jī)械能將被轉(zhuǎn)化成電能，通過發(fā)電機(jī)來給電池回饋充電。 電動機(jī)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)及分類 電動汽車經(jīng)常采用的驅(qū)動電機(jī)有直流電機(jī)、異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)四類。 ★直流電動機(jī) 最早應(yīng)用于電動汽車的是直流電機(jī)，這種電機(jī)的特點(diǎn)是控制性能好、成本低。隨著電子技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)表現(xiàn)出比直流電機(jī)更加優(yōu)越的性能，這些類型的電機(jī)正在逐步取代直流電機(jī)。
優(yōu)點(diǎn)：成本低、易控制、調(diào)速性能良好 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、轉(zhuǎn)速低、體積大、維護(hù)頻繁 特性：在電動汽車發(fā)展早期，直流電機(jī)被作為驅(qū)動電機(jī)廣泛應(yīng)用，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致它的瞬時(shí)過載能力和電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高受到限制，長時(shí)間工作會產(chǎn)生損耗，增加維護(hù)成本。
此外，電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電刷冒出的火花使轉(zhuǎn)子發(fā)熱，會造成高頻電磁干擾，影響整車其他電器性能。因此，目前電動汽車行業(yè)已經(jīng)基本將直流電動機(jī)淘汰。 應(yīng)用代表車型：早期部分車型 ■ 小結(jié)：基本上處于淘汰階段，應(yīng)用車型都是早期上市車型。 ★永磁同步電機(jī)
永磁式電動機(jī)根據(jù)定子繞組的電流波形的不同可分為兩種類型，一種是無刷直流電機(jī)，它具有矩形脈沖波電流；另一種是永磁同步電機(jī)，它具有正弦波電流。
這兩種電機(jī)在結(jié)構(gòu)和工作原理上大體相同，轉(zhuǎn)子都是永磁體，減少了勵磁所帶來的損耗，定子上安裝有繞組通過交流電來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，所以冷卻相對容易。由于這類電機(jī)不需要安裝電刷和機(jī)械換向結(jié)構(gòu)，工作時(shí)不會產(chǎn)生換向火花，運(yùn)行安全可靠，維修方便，能量利用率較高。
永磁式電動機(jī)的控制系統(tǒng)相比于交流異步電機(jī)的控制系統(tǒng)來說更加簡單。但是由于受到永磁材料本身的限制，在高溫、震動和過流的條件下，轉(zhuǎn)子的永磁體會產(chǎn)生退磁現(xiàn)象，所以在相對復(fù)雜的工作條件下，永磁式電機(jī)容易發(fā)生損壞，故這一塊還有待繼續(xù)發(fā)展改善。
而且永磁材料價(jià)格較高，因此整個(gè)電機(jī)及其控制系統(tǒng)成本較高，目前只有稀土資源豐富的中國比較傾向于使用永磁電機(jī)的電動汽車驅(qū)動方案。像日本、歐洲，要么是使用輕稀土的永磁材料做永磁電機(jī)，要么是直接改用無需稀土材料但對控制器設(shè)計(jì)要求更高的開關(guān)磁阻電機(jī)。
優(yōu)點(diǎn)：效率高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕 缺點(diǎn)：成本較高、高溫下磁性衰退
特性：所謂永磁，是指在制造電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)加入永磁體，使電機(jī)的性能得到進(jìn)一步提升。而所謂同步，則指的是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。因此，通過控制電機(jī)的定子繞組輸入電流頻率，電動汽車的車速將最終被控制。 與其他類型的電機(jī)相比較，永磁同步電機(jī)最大優(yōu)點(diǎn)就是具有較高的功率密度與轉(zhuǎn)矩密度，說白了，就是相比于其他種類的電機(jī)，在相同質(zhì)量與體積下，永磁同步電機(jī)能夠?yàn)樾履茉雌囂峁┳畲蟮膭恿敵雠c加速度。這也是在對空間與自重要求極高的新能源汽車行業(yè)，永磁同步電機(jī)成為首選的主要原因。 但是，它也有自身的缺點(diǎn)，轉(zhuǎn)子上的永磁材料在高溫、震動和過流的條件下，會產(chǎn)生磁性衰退的現(xiàn)象，使得電機(jī)容易發(fā)生損壞。
應(yīng)用車型：比亞迪秦、比亞迪宋DM、宋EV300、北汽EV系列、騰勢400、眾泰E200、榮威ERX5等。 ■ 小結(jié)：被廣泛使用，成為主流電機(jī)，目前被各大新能源汽車品牌車型選用。 ★交流異步電機(jī) 交流異步電機(jī)是目前工業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的一類電機(jī)，其特點(diǎn)是定、轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，兩端用鋁蓋封裝，定、轉(zhuǎn)子之間沒有相互接觸的機(jī)械部件，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠耐用，維修方便。
交流異步電機(jī)與同功率的直流電動機(jī)相比效率更高，質(zhì)量約輕了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式，可以獲得與直流電機(jī)相媲美的可控性和更寬的調(diào)速范圍。由于有著效率高、比功率較大、適合于高速運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)勢，交流異步機(jī)是目前大功率電動汽車上應(yīng)用最廣的電機(jī)。 但在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下電機(jī)的轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重，工作時(shí)要保證電機(jī)冷卻，同時(shí)異步電機(jī)的驅(qū)動、控制系統(tǒng)很復(fù)雜，電機(jī)本體的成本也偏高，另外運(yùn)行時(shí)還需要變頻器提供額外的無功功率來建立磁場，故相與永磁電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)相比，異步電機(jī)的效率和功率密度偏低，不是能效最優(yōu)化的選擇。 異步電動機(jī)應(yīng)用的較多的地區(qū)是美國，這也被人為是和路況有關(guān)。在美國，高速公路已經(jīng)具有一定的規(guī)模，除了大城市外，汽車一般以一定的高速持續(xù)行駛，所以能夠讓高速運(yùn)轉(zhuǎn)而且在高速時(shí)有較高效率的異步電動機(jī)得到廣泛應(yīng)用。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、成本易控 缺點(diǎn)：效率低、調(diào)速性差
特性：相比于永磁同步電機(jī)，異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、工藝簡單、運(yùn)行可靠耐用、維修方便，而且能忍受大幅度的工作溫度變化。 反之，溫度大幅變化會損壞永磁同步電動機(jī)。盡管在重量和體積方面，異步電動機(jī)并不占優(yōu)，但其轉(zhuǎn)速范圍廣泛以及高達(dá)20000rpm左右的峰值轉(zhuǎn)速，即使不匹配二級差速器也能夠滿足該級別車型高速巡航的轉(zhuǎn)速需求，至于重量對續(xù)航里程的影響，高能量密度的電池能夠“掩蓋”電機(jī)重量的優(yōu)勢。
應(yīng)用車型：特斯拉Model S、Modle X、江鈴E200、江鈴E100、江鈴E160、眾泰云100S、芝麻E30等。 ■ 小結(jié)：只是少量車型選用，但也不乏主流車型，從目前來看，該類電機(jī)不會成為趨勢。 ★開關(guān)磁阻電機(jī) 開關(guān)磁阻電機(jī)作為一種新型電機(jī)，相比其他類型的驅(qū)動電機(jī)而言，它的結(jié)構(gòu)最為簡單，定、轉(zhuǎn)子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，定子裝有簡單的集中繞組，具有結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、可靠性高、質(zhì)量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等優(yōu)點(diǎn)。
它具有直流調(diào)速系統(tǒng)可控性好的優(yōu)良特性，同時(shí)適用于惡劣環(huán)境，適合作為電動汽車的驅(qū)動電機(jī)使用。業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，開關(guān)磁阻電機(jī)將成為電動汽車領(lǐng)域的一匹黑馬。 特性：但開關(guān)磁阻電機(jī)有轉(zhuǎn)矩波動大、需要位置檢測器、系統(tǒng)非線性特性，磁場為跳躍性旋轉(zhuǎn)，控制系統(tǒng)復(fù)雜；對直流電源會產(chǎn)生很大的脈沖電流等缺點(diǎn)。另外開關(guān)磁阻電動機(jī)為雙凸極結(jié)構(gòu)，不可避免地存在轉(zhuǎn)矩波動，噪聲是開關(guān)磁阻電動機(jī)最主要的缺點(diǎn)。 但近年來的研究表明，采用合理的設(shè)計(jì)、制造和控制技術(shù)，開關(guān)磁阻電動機(jī)的噪聲完全可以得到良好的抑制。像目前日本對開關(guān)磁阻電機(jī)的研究比較深入，日本電產(chǎn)的開關(guān)磁阻電機(jī)也廣泛應(yīng)用于電動汽車、家電等各類行業(yè)中。目前中國國內(nèi)也漸漸有廠家關(guān)注這塊電動汽車驅(qū)動電機(jī)的未來發(fā)展方向 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、體積小輕便、效率高、成本低 缺點(diǎn)：噪聲振動大、輸出扭矩脈動
應(yīng)用代表車型：無 ■ 小結(jié)：暫未被廣泛應(yīng)用，但未來有可能因?yàn)槠鋬?yōu)良特性，而成為主流電機(jī)。 作為電動汽車重要組成部件，不同電機(jī)的選用，會決定該電動車生產(chǎn)成本與使用情況。對于時(shí)下來講，被廣泛應(yīng)用的尚屬永磁同步電機(jī)，最主要的兩點(diǎn)是可靠性好和成本易控。 -------------------華麗麗的分割線--------------------- 【番外知識儲備篇】 外轉(zhuǎn)子電機(jī)：指外殼旋轉(zhuǎn)、軸固定的電機(jī)。
特點(diǎn)： 1.外轉(zhuǎn)子電機(jī)具有節(jié)省空間，設(shè)計(jì)緊湊且美觀的特點(diǎn)。適合安裝在葉輪里，具有最佳的冷卻效果。無需V型帶、附加的張緊帶或其他設(shè)備。 2.電機(jī)使用一對密封的深溝球軸承，壽命長。高精度的球軸承可使振動降到最低，運(yùn)行噪音低。 3.特殊的鼠籠轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及一次壓鑄成型工藝，確保電機(jī)啟動平滑，轉(zhuǎn)速高。 4.選用高品質(zhì)電磁材料及特殊的電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保電機(jī)高效運(yùn)行，并且更加節(jié)能。 5.在電機(jī)繞組端裝有高靈敏度熱保護(hù)器，確保電機(jī)安全可靠的運(yùn)行。 內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)：內(nèi)轉(zhuǎn)子一般極數(shù)少，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小；外轉(zhuǎn)子一般極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)矩大。 在轉(zhuǎn)子重量相同情況下，內(nèi)部轉(zhuǎn)的沒有外面轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動慣量大，所以里面轉(zhuǎn)的kv高，力矩低；外轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動慣量大，從而提高了在不穩(wěn)定負(fù)載下電動機(jī)的效率和輸出功率。 內(nèi)轉(zhuǎn)電機(jī)的扭力小，轉(zhuǎn)速高，一般用交通工具模型（如車模、船模），而外轉(zhuǎn)子的電機(jī)散熱較好。
內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)和外轉(zhuǎn)子電機(jī)的區(qū)別 通俗一點(diǎn)來說，兩者的區(qū)別就是里面轉(zhuǎn)與外面轉(zhuǎn)的區(qū)別。 內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)是轉(zhuǎn)子電機(jī)主軸一起轉(zhuǎn)，電機(jī)機(jī)座固定，用外殼做定子，內(nèi)部和主軸做轉(zhuǎn)子。 外轉(zhuǎn)子電機(jī)是轉(zhuǎn)子隨著電機(jī)外殼一起旋轉(zhuǎn)，電機(jī)主軸固定，外殼做轉(zhuǎn)子，內(nèi)部和主軸做定子。 盤式電機(jī)：又叫碟式電機(jī)，具有體積小、重量輕、效率高的特點(diǎn)，一般電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子是里外套著裝的，盤式電機(jī)為了薄，定子在平的基板上，轉(zhuǎn)子是蓋在定子上的，一般定子是線圈，轉(zhuǎn)子是永磁體或粘有永磁體的圓盤。 除了效率高和體積小外，盤式電機(jī)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使得其還具有很多普通電機(jī)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。比如線圈和定子間的間隙小，其相互感應(yīng)也效應(yīng)很小。無刷的結(jié)構(gòu)使得盤式電機(jī)的應(yīng)用更為靈活，包括要求電機(jī)大孔徑穿孔的情況都能使用。雙軸空氣間隙結(jié)構(gòu)能夠使盤式電機(jī)產(chǎn)生自然的泵吸作用，可謂是盤式電機(jī)自帶的“內(nèi)置冷卻裝置”。
盤式電機(jī)在我們的生活中的應(yīng)用十分廣泛，絕大多數(shù)普通電機(jī)不適用或者難以滿足的場合都能見到盤式電機(jī)的身影。例如新型的電動汽車、混合動力汽車以及水下推進(jìn)器等對發(fā)動機(jī)重量和體積要求較高的交通工具都會使用盤式電機(jī)作為驅(qū)動。 總結(jié)一下這三種電機(jī)： 1、外轉(zhuǎn)子電機(jī)扭矩大轉(zhuǎn)速低；
2、內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩小；
3、盤式電機(jī)軸向尺寸小，散熱好，但功率受限制。 在應(yīng)用方面，輪轂電機(jī)應(yīng)用盤式電機(jī)較多；輪邊電機(jī)應(yīng)用外轉(zhuǎn)子電機(jī)較多。
