电动汽车驱动电机的类型、结构与工作原理（图解）

08-05

电动汽车电动机有哪些类型

电动机种类繁多，按工作电源不同，电动机可以分为直流电动机和交流电动机两大类。交流电动机按转子磁场与定子磁场的转速是否相同，又分为同步电动机和异步电动机两大类。

同步电动机又可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和励磁同步电动机。

异步电动机又分为三相异步电动机和单相异步电动机两种。

电动汽车主要采用交流电动机，而且以永磁同步电动机和三相异步电动机两种交流电动机为主。本书也主要介绍这两种电动机的构造与原理。

电动汽车驱动电机的构造和工作原理

交流电动机的构造是怎样的

交流电动机主要有两大部件：定子和转子。定子是最外面的圆筒，圆筒内侧缠绕有很多绕组，这些绕组与外部交流电源接通，整个圆筒则与机座连接在一起，固定不动，因此称为“定子”。

在定子内部，要么是缠绕有很多绕组的圆柱体，要么是笼型结构的圆柱体，它们与电动机的动力输出轴连接在一起并同速旋转，因此称为“转子”。转子与定子之间没有任何连接和接触，但是当定子上的绕组接通交流电源时，转子就会立刻旋转并输出动力。

异步电动机是怎样产生动力的

交流电动机的工作原理：通电绕组在旋转磁场里转动。电动机中的定子和转子并不接触，为什么给定子绕组通上交流电后，转子就会旋转呢？其工作原理用到两大电磁定律：电磁感应定律和楞次定律。当定子上缠绕的绕组通上交流电后，由于交流电的特性，定子绕组就会产生一个旋转的电磁场。转子上的绕组是一个闭环导体，它处在定子的旋转磁场中就相当于在不停地切割定子的磁感应线。根据法拉第电磁感应定律，闭合导体的一部分在磁场中做切割磁感应线的运动时，导体中就会产生电流。

根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因，也就是尽力使转子上的导体不再切割定子旋转磁场的磁感应线，这样的结果就是：转子上的导体会“追赶”定子的旋转电磁场，也就是使转子追着定子旋转磁场跑，最终使电动机开始旋转。由于转子总是在“追赶”定子旋转磁场的旋转速度，并且为了能够切割磁感应线而产生感应电流，转子的转速总要比定子电磁场的转速慢一点点（2%~6%），也就是异步运行，所以才将这种产生感应电流的电动机称为异步电动机。

永磁同步电动机是怎样产生动力的

在异步电动机中，转子磁场的形成要分两步走：第一步是定子旋转磁场先使转子绕组产生感应电流；第二步是感应电流再产生转子磁场。在楞次定律的作用下，转子跟随定子旋转磁场转动，但又“永远追不上”，因此才称其为异步电动机。如果转子绕组中的电流不是由定子旋转磁场感应的，而是自己产生的，则转子磁场与定子旋转磁场无关，而且其磁极方向是固定的，那么根据同性相斥、异性相吸的原理，定子的旋转磁场就会推拉转子旋转，使转子磁场和转子本身，一起与定子旋转磁场“同步”旋转。这就是同步电动机的工作原理。

永磁同步电动机有什么特点

永磁同步电动机具有较高的功率质量比，体积更小，质量更轻，输出转矩更大，电动机的极限转速和制动性能也比较优异，因此永磁同步电动机已成为现今电动汽车应用最多的电动机。但永磁材料在受到振动、高温和过载电流作用时，其导磁性能可能会下降，或发生退磁现象，有可能降低永磁电动机的性能。另外，稀土式永磁同步电动机要用到稀土材料，制造成本不太稳定。

直流电动机是怎样工作的

相对而言，直流电动机的构造与原理要比交流电动机简单得多。它的定子结构与交流电动机的定子有很大不同，它的定子磁场是一个固定磁场，并不会像交流电动机的定子磁场那样旋转。它的转子绕组接通直流电源后，也产生一个转子磁场。当定子磁场与转子磁场相互作用时，根据同性相斥、异性相吸的原理，转子绕组的一侧就会受到排斥，另一侧则会受到吸引，这样转子就会在两个磁场的相互作用下开始转动。但是，由于定子的电磁场是固定不变的，转子绕组只能转半圈就会停止不动（见图1、图2）。但是，如果此时采用换向器，将转子绕组中的电流方向改变，也就等同于改变了转子电磁场的方向，从而在同性相斥、异性相吸的电磁原理作用下，转子绕组又会继续转半圈（见图3、图4）。然后，转子绕组电流再改变方向，转子又会转半圈。就这样周而复始，转子绕组中的电流方向总在改变，那么转子就会不停地连续旋转起来。直流电动机效率低，其换向器和电刷需要定期维护，运行成本高，运用场合有限，可靠性差，因此应用较少。