1电驱动系统及永磁同步电机
《新能源汽车概论》 认知电机驱动系统
1.电机驱动系统组成
永磁同步步电机结构
优点：
缺点：
1.高效、高控制精度、高转矩密度。
1.功率范围较小
2.良好的转矩平稳性及低振动噪声
2.电机及其控制系统成本较高
知识储备
（4）开关磁阻电机
优点： 1.构简单坚固、可靠性 高、质量轻、成本低、 效率高、温升低、易于 维修 2.直流调速系统的可控 性好的优良特性 3.适用于恶劣环境
汽车减速/制动状态下的能量传递
知识储备
2. 新能源汽车电驱系统动力传递路线
2.2 混合动力汽车动力传递路线
复合式动力分配行星组件是混合 动力运作的中心，发动机和电动机 MG2动力的合理分配、发动机的起动、 发动机动力输出的无级调节都是靠行 星齿轮组来完成的。
行星齿轮组与发动机、MG1和MG2连接关系示意图
知识储备 （2）交流异步电动机
交流异步电机结构
1.电机驱动系统组成
优点： 1.结构简单，运行可靠耐 用，维修方便 2. 效率高、比功率较大、 适合于高速运转
缺点： 1.速运转的情况下电机的 转子发热严重. 2. 控制系统复杂，电机 本体成本偏高， 3.效率和功率密度偏低
知识储备 （3）永磁同步电动机
1.电机驱动系统组成
减速器总成结构组成
知识储备
1.3 动力分配装置 ——DCT变速箱
1.电机驱动系统组成
比亚迪秦变速箱
知识储备
1.3 动力分配装置 ——变速箱组成
1.电机驱动系统组成
比变速箱结构图（比亚迪秦）
知识储备
1.4 电驱冷却系统 ——电驱冷却系统功用
1.电机驱动系统组成
电驱系统中的驱动电机 和电机控制器，在运行过程 中会产生大量的热，这些热 量会对电驱系统的正常工作 和使用寿命造成不良影响。
新能源汽车驱动电机与控制系统 第一章 电机基础知识
任务1：电机基础知识
信息交互
规划决策
16
（三）电磁学基础知识
励磁绕组：根据其供电方式可以分为直流励磁绕组和交流励磁绕组。直流励磁绕组的优点在于其 可靠性高，但需要使用整流器，转子上也存在集电环与刷子摩擦产生火花等安全隐患。而交流励 磁绕组相对来说更为简单，不需要整流器，且不存在集电环和刷子的问题。但其缺点在于其输出 磁通较弱，需要使用铁心轴，增加铁损
B
磁滞损耗 由磁滞所产生的能量损耗称为磁滞损耗Ph
10 任务1：电机基础知识
（一）新能源汽车驱动系统概述
传动机构 传动机构指的是将电机输出的扭矩和转 速传递到汽车的主轴上，从而驱动汽车 行驶的机构，主要包含减速器和差速器 的两个部件。
11 任务1：电机基础知识
（一）新能源汽车驱动系统概述
电机的分类
12 任务1：电机基础知识
（二）新能源汽车对驱动电机的性能要求
任务1：电机基础知识
信息交互
规划决策
17
（三）电磁学基础知识
电枢绕组：由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成，他是直流电机的电路部分，也是感 生电动势，产生电磁转矩进行机电能量转换的部分。 电枢绕组分直流电枢绕组和交流电枢绕组两大类。它们分别用于直流电机和交流电机。
任务1：电机基础知识
信息交互
规划决策
(1)电机结构紧凑、尺寸小，封装尺寸有限，必须根据具体产品进行特殊设计。
(2)重量轻，以减轻车辆的整体重量。应尽量采用铝合金外壳，同时转速要高，以减轻整车的质
量，增加电机与车体的适配性，扩大车体可利用空间，从而提高乘坐的舒适性。
(3)可靠性高、失效模式可控，以保证乘车者的安全。
(4)提供精确的力矩控制，动态性能较好。
永磁同步电机应用场景
永磁同步电机应用场景介绍永磁同步电机具有高效、高可靠性和高功率密度的特点，因此在各个领域中都有广泛的应用。
本文将深入探讨永磁同步电机的应用场景。
工业领域1. 工业机械设备永磁同步电机在工业机械设备中应用广泛。
其高效率和高功率密度使其成为理想的电机选择。
以下是一些常见的应用场景： - 空压机：永磁同步电机在空压机中能够提供高效能的压缩空气供应，同时减少能源浪费。
- 水泵和风机：永磁同步电机可用于驱动水泵和风机，提供高效能的流体和气体传输。
2. 工业自动化永磁同步电机在工业自动化中的应用越来越普遍。
其响应快、控制精度高的特点使其成为控制系统的理想选择。
以下是一些常见的应用场景： - 机器人：永磁同步电机能够提供高速、高精度的动力，使机器人在工业自动化中能够完成各种任务。
- 传送机械：永磁同步电机可用于驱动传送带、输送机等设备，实现高效的物料输送。
3. 工业制造永磁同步电机在工业制造中起到至关重要的作用。
其高效率和高精度的特点使其成为各种机械加工设备的驱动力源。
以下是一些常见的应用场景： - 数控机床：永磁同步电机能够提供高速、高精度的运动控制，适用于各种数控机床。
- 激光切割机：永磁同步电机可用于驱动激光切割机，实现高速、高精度的切割。
新能源领域1. 新能源发电永磁同步电机在新能源发电中具有重要的地位。
其高效率和高转矩密度的特点使其成为风力发电和水力发电的理想选择。
以下是一些常见的应用场景： - 风力发电：永磁同步电机被广泛用于驱动风力发电机组，将风能转换为电能。
- 水力发电：永磁同步电机可用于驱动水力发电机组，将水能转换为电能。
2. 电动汽车永磁同步电机在电动汽车领域中有广泛的应用。
其高效率和高功率密度使其成为电动汽车的理想驱动器。
以下是一些常见的应用场景： - 电动汽车驱动系统：永磁同步电机被广泛用作电动汽车的主驱动系统，提供高效能的动力输出。
- 制动能量回收系统：永磁同步电机可实现制动能量的回收，提高电动汽车的能源利用效率。
驱动电机及其控制技术
驱动电机及其控制技术驱动电机是电动汽车驱动系统的核心部件，其性能好坏直接影响电动汽车驱动系统的性能。
驱动电机一般有直流电机、交流电机、永磁电机和开关磁阻电机四种。
由于直流电机在电动车上的应用较少，主要介绍永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机三种电机及其控制技术。
一.永磁同步电机及其控制技术；永磁同步电机具有高效、高控制精度、高转矩密度、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点，通过合理设计永磁磁路结构能获得较高的弱磁性能。
它在电动汽车驱动方面具有很高的应用价值，受到国内外电动汽车界的高度重视，是最具竞争力的电动汽车驱动电机系统之一。
永磁同步电机分为正弦波驱动电流的永磁同步电机和方波驱动电流的永磁同步电机两种。
这里以三相正弦波驱动的永磁同步电机为例，阐述永磁同步电机的结构与特点。
永磁同步电机的结构和传统电机样，它主要由定子和转子两大部分构成。
定子与普通异步电机的定子基本相同，由电枢铁心和电枢绕组构成。
电枢铁心一般采用0.5mm硅钢冲片叠压而成，对于具有高效率指标或频率较高的电机，为了减少铁耗，可以考虑使用0.35mm的低损耗冷轧无取向硅钢片。
电枢绕组则普遍采用分布短距绕组；对于极数较多的电机，则普遍采用分数槽绕组；需要进一步改善电动势波形时，也可以考虑采用正弦绕组或其他特殊绕组。
转子主要由永磁体、转子铁心和转轴等构成。
其中永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁材料；转子铁心可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或采用钢板、硅钢片冲制后叠压而成。
与普通电机相比，永磁同步电机还必须装有转子永磁体位置检测器，用来检测磁极位置，并以此对电枢电流进行控制，达到对永磁同步电机驱动控制的目的。
根据永磁体在转子上位置的不同，永磁同步电机的磁极结构可分为表面式和内置式两种。
(1)表面式转子磁路结构：在表面式转子磁路结构中，永磁体通常呈瓦片形，并位于转子铁心的外表面上，永磁体提供磁通的方向为径向。
表面式结构又分为凸出式和嵌入式两种，对采用稀土永磁材料的电机来说，因为永磁材料的相对回复磁导率接近，所以表面凸出式转子在电磁性能上属于隐极转子结构；而嵌入式转子的相邻两永磁磁极间有着磁导率很大的铁磁材料，故在电磁性能上属于凸极转子结构。
单相交流永磁同步电机工作原理及结构
单相交流永磁同步电机工作原理及结构
单相交流永磁同步电机是一种利用单相交流电源驱动，通过永磁体和交流电源的磁场作用实现转子转动的电机。
工作原理：
1. 永磁体磁场产生：单相交流永磁同步电机的永磁体通常采用稀土永磁材料，如钕铁硼磁铁。
永磁体通过磁化工艺形成一个稳定的磁场，产生的磁场不受外部电源的影响。
2. 驱动电源提供旋转磁场：单相交流电源通过特殊的电路将输入电压分成两个90度相位差的信号，一个信号用于驱动电机的发动机（即线圈），另一个信号与永磁体磁场产生的磁场之间产生相对转位的磁场。
这样就形成了一个旋转磁场，作用于电机的转子。
3. 磁场作用于转子：由于电机的转子上装有永磁体，当旋转磁场作用于转子时，转子受到电磁力的作用，开始旋转。
结构：
单相交流永磁同步电机由永磁体、转子、定子、定子线圈和电机外壳组成。
1. 永磁体：永磁体通常采用钕铁硼等稀土磁材料，产生一个稳定的磁场。
2. 转子：转子是电机的旋转部分，通常由永磁体和轴承组成。
当旋转磁场作用于转子时，转子会受到电磁力的作用，开始转动。
3. 定子：定子是电机的静止部分，通常由定子铁心和定子线圈组成。
定子线圈根据特定的绕组方式连接到电源，产生的磁场与转子磁场相互作用，实现转矩的传递。
4. 电机外壳：电机外壳是保护电机内部部件的外部结构，同时也可以起到散热和隔离的作用。
以上就是单相交流永磁同步电机的工作原理及结构。
它具有结构简单、体积小、效率高、输出功率稳定等特点，在家电、办公设备、工业自动化等领域得到广泛应用。
《新能源汽车电机及驱动系统》课程教学计划
《新能源汽车电机及驱动系统》课程教学计划一、基本情况《新能源汽车电机及驱动系统》是新能源汽车专业方向的一门核心课程。
以纯电动汽车常见故障为学习对象，以《新能源汽车概论》、《新能源汽车结构与维修》等课程为基础，任务是使学生能掌握新能源汽车中主要使用的几种电动机直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用，以及新能源汽车驱动电动机的结构及其控制方法。
为今后从事新能源汽车行业的设备管理、营销、服务和维修等工作打下坚实的基础。
二、教材分析教材主要介绍电动汽车用驱动电机及电机驱动系统的基本知识，适合汽车工程技术、电动汽车专业学生的学习，内容包括电动汽车电机驱动系统的分类、组成及技术特点，电动汽车电机驱动系统变流器及控制技术，电动汽车用驱动电机的分类及各种驱动电机的控制特点等。
教材内容新颖、系统性强、条理清晰。
学生通过阅读本书，可以对电动汽车的电机驱动系统及其技术有全面、系统的了解提高学生运用所学知识和技能进行分析问题、解决问题的能力，以及继续学习专业课程的能力，为学生的职业生涯发展奠定基础。
三、教学目标学生通过学习本课程，使学生能掌握新能源汽车中主要使用的几种电动机直流电动机、交流感应电动机、交流永磁电动机和开关磁阻电动机的结构、原理及应用，以及新能源汽车驱动电动机的结构及其控制方法。
熟悉对上述调速、分析及控制。
同时，从职业培养目标的定位到培养方式，我们遵循职业的特点，突出职业特色，将“教、学、做”融为一体，给学生建立一种立体的学习环境。
通过学校的学习和训练，使学生具备良好的职业行为规范和职业技术水平，顺利地走入工作岗位。
本课程的教学目标为：1.职业素质养成目标（1）培养吃苦耐劳的敬业精神和自主学习能力；（2）培养独立工作能力和团队合作能力；（3）培养良好的沟通、协调能力和表达能力；（4）培养经济成本意识；（5）培养文献信息检索能力；（6）培养良好的安全环保意识；（7）培养工作建构能力；（8）养成良好的工作责任心和诚实守信的工作作风；（9）具有继续学习和职业发展的潜力；2.知识目标：项目1高压电驱动系统的组成与识别项目2驱动电机的结构与检修项目3电机控制器的结构与检修项目4电驱动能量传递和热管理系统3.技能目标（1）能够遵守纯电动汽车高压安全防护标准；（2）能够正确拆装和检测驱动电机（3）能够正确拆装和检测驱动减速桥（4）能够使用虚拟仿真系统融会贯通到驱动系统学习（5）能够评判纯电动汽车驱动电机系统的工作状态（6）能够对纯电动汽驱动电机系统常见的故障进行诊断与维修四、进度安排（一）学时安排（二）教学内容与要求五、提高教学质量的具体措施（一）教学要求新能源汽车电机及控制系统课程教学要全面落实立德树人根本任务，遵循技术技能人才培养规律，依据课程标准规定的本学科核心素养与教学目标要求，对新能源汽车技术的最新发展与基本应用，结合职业岗位要求和专业能力发展需要，着重培养支撑学生终身发展、适应时代要求的新能源汽车基本技术。
驱动电机
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
1.2 驱动电机分类
常用电机的性能比较
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
1.3 驱动电机工作环境
① 电机运行工况复杂，变化频繁 ② 环境：冲击、振动 ③ 动力电池能量有限 ④ 电机也是负载
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
1.4 需要什么样的驱动电机？ ① 电机要高比功率 ② 电机要高效率 ③ 电机要高可靠性 ④ 电机使用高电压，保证高电气
了解一下原因：
我国钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%（ 尽管高端钕铁硼产量有限）。
日本则是稀土产业的大国，世界销量前三的钕 铁硼公司：住友特殊金属公司、新越化学实业 公司和TDK集团都是日本公司。
钕铁硼是稀土资源，对于稀土资源缺少或稀土 工业不发达的国家而言，车用动力电机的技术 方案是与国家安全相关的。特斯拉（Tesla） Model S的感应电动机铜芯转子是一项创新的技 术，即专利US20130069476。
2.高转矩大功率电机：38 MW 永磁同步电机。
3.永磁材料耐高温
电动汽车
电机常用永磁材料：铝镍钴、铁氧体、钐钴、钕铁硼。
钕铁硼磁 性材料是 钕，氧化 铁等的合 金，又点实验室
国家稀土永磁电机工程技术研究中心，唐任远院士
简介：唐任远院士是我国稀土永磁电机领域的奠基者 和开拓者之一,现任中国工程院院士、沈阳工业大学特 种电机研究所所长、教授、博士生导师、国家稀土永 磁电机工程技术研究中心主任,长期从事稀土永磁电机 方面的研究,积极推动我国稀土资源开发利用,研制成 我国首台稀土永磁电机,多项研究成果已达到国际先进 水平。研制成我国首台稀土永磁电机
直流电机结构图
电动汽车
1、驱动电机概述与分类
新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计
新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，新能源汽车作为清洁、高效的交通方式，受到了越来越多的关注和推广。
新能源汽车驱动用永磁同步电机作为新能源汽车的核心部件，其性能直接影响到汽车的动力性、经济性和环保性。
因此，对新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计进行研究，对于推动新能源汽车产业的发展具有重要意义。
本文旨在探讨新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计原理、设计方法及优化策略。
对永磁同步电机的基本原理和特点进行介绍，包括其工作原理、结构特点以及与传统电机的区别。
详细介绍永磁同步电机的设计方法，包括电机参数的确定、电磁设计、热设计、强度设计等方面，并给出具体的设计流程和注意事项。
在此基础上，探讨永磁同步电机的优化策略，包括材料优化、结构优化、控制策略优化等，以提高电机的性能和经济性。
结合具体案例，分析永磁同步电机在新能源汽车中的应用和实际效果，为新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计提供有益的参考和借鉴。
通过本文的研究，希望能够为新能源汽车驱动用永磁同步电机的设计提供理论支持和实践指导，推动新能源汽车产业的可持续发展。
二、永磁同步电机的基本原理永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，简称PMSM）是一种利用永磁体产生磁场，实现电能与机械能转换的装置。
其基本原理与传统的电励磁同步电机相似，但省去了励磁绕组和励磁电源，从而提高了效率并简化了结构。
PMSM的核心组成部分包括定子、转子和永磁体。
定子通常由多层绝缘铜线绕制而成，形成电磁场。
转子则装有永磁体，这些永磁体产生的磁场与定子中的电磁场相互作用，产生转矩，从而驱动电机旋转。
在PMSM中，电机的旋转速度与供电电源的频率和电机极数有着严格的关系，这也是其被称为“同步电机”的原因。
当电机通电时，定子中产生的旋转磁场会拖动转子上的永磁体旋转，而由于永磁体的磁场是固定的，因此转子会跟随定子磁场的旋转而旋转，从而实现电能到机械能的转换。
《永磁同步电机》课件
contents
目录
• 永磁同步电机概述 • 永磁同步电机的设计与优化 • 永磁同步电机的控制技术 • 永磁同步电机的应用实例 • 永磁同步电机的挑战与展望
01
永磁同步电机概述
定义与工作原理
定义
永磁同步电机是一种利用永久磁体产 生磁场，通过控制器对电机电流的精 确控制实现电机转子和定子磁场同步 运行的电动机。
电动汽车驱动系统
01
电动汽车驱动系统是永磁同步电机的重要应用领域之
一。
02
永磁同步电机具有高效、可靠、低噪音等优点，能够
提高电动汽车的续航里程和性能。
03
在电动汽车驱动系统中，永磁同步电机可以作为主驱
电机，提供动力输出，实现车辆的加速和减速控制。
工业自动化设备
工业自动化设备是永磁同步电 机的另一个重要应用领域。
内运行。
噪声与振动分析
03
对电机运行过程中的噪声和振动进行测试和分析，以评估其运
行平稳性。
03
永磁同步电机的控制技 术
控制策略
PID控制
传统的控制方法，通过 比例、积分、微分三个
参数调整电机性能。
模糊控制
基于模糊逻辑的方法， 处理不确定性和非线性
问题。
神经网络控制
模仿人脑神经元网络， 处理复杂的模式和预测
02
永磁同步电机的设计与 优化
电机设计
磁路设计
根据电机性能要求，选择合适的磁路结构，如径 向、轴向或横向磁路。
绕组设计
根据电机尺寸和功率要求，设计绕组的匝数、线 径和绕组方式。
冷却系统设计
为确保电机长时间稳定运行，需设计有效的冷却 系统，如风冷或水冷。
新能源汽车驱动电机的工作原理
新能源汽车驱动电机的工作原理电动汽车（EV）是一种利用电池提供动力的汽车。
电动汽车与燃油汽车相比，拥有更低的排放和更高的能效。
驱动电机是电动汽车的重要组成部分，通过将电能转换为机械能，驱动车辆的轮胎。
本文将详细介绍新能源汽车驱动电机的工作原理。
新能源汽车的驱动电机通常采用交流（AC）或直流（DC）电机。
这两种驱动电机均由旋转部件和静止部件组成。
旋转部件包括转子和轴承，用于支撑和旋转电机。
静止部件包括定子和绕组，负责为电机提供磁场。
新能源汽车的驱动电机通常采用永磁同步电机（PMSM）和异步电机（ASM）。
永磁同步电机（PMSM）是一种交流电机，由永磁铁和定子绕组组成。
当电流通过定子绕组时，会在绕组和永磁体之间形成磁场。
这个磁场会与永磁体的磁场互相作用，从而产生旋转力矩。
永磁同步电机具有高效、高速和大扭矩等优点，适合用于高速公路行驶的电动汽车。
异步电机（ASM）也是一种交流电机，由定子绕组和转子组成。
当电流通过定子绕组时，会产生旋转磁场。
而转子则在这个磁场中旋转，从而产生旋转力矩。
由于异步电机没有永磁体，所以造价更低。
异步电机的效率较低，适合用于城市道路行驶的电动车。
新能源汽车的驱动电机需要配合电动汽车的电池组和控制器工作。
电池组为驱动电机提供能量，控制器控制驱动电机的转速、扭矩和方向。
控制器的工作原理是通过传感器读取数据，然后将这些数据传输到控制器芯片中。
芯片在分析数据后，会向电机施加适当的电流和电压，从而调整驱动电机的输出功率。
新能源汽车驱动电机的工作原理是将电能转换成机械能，驱动车辆行驶。
驱动电机的选择取决于具体的车辆应用，例如高速公路还是城市道路。
配合优秀的电池组和控制系统，可以最大程度地提高驱动电机的效率和性能。
为了优化电动汽车的性能，驱动电机需要满足以下特点：1.高效性：驱动电机需要在不损失能量的情况下转换电能为动能。
为了使电动汽车达到与传统汽车相同的续航里程，驱动电机的效率必须尽可能地高。
纯电动汽车的电机驱动系统
1 2驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。
由电动机、固定速比减速器和差速器等构成的电动机中央驱动系统，这种驱动系统中，由于没有离合器和变速器，因此可以减少机械传动装置的体积和质量。
它与前轮驱动横向布置发动机的燃油汽车的结构形式相似，将电动机、固定速比减速器和差速器集成一体，两根半轴连接两个驱动车轮，这种布置形式在小型电动汽车上应用最为普遍。
本文将以北汽新能源EV200车型所采用的驱动电机系统为例来介绍相关技术。
1.驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。
整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。
电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。
驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。
图1 驱动电机系统结构表1 驱动电机技术参数类型永磁同步基速1228r/min转速范围0~9000r/min额定功率30kW峰值功率53kW额定扭矩102N.m峰值扭矩180N.m(相当于2.0排量的汽油机)重量45kg表2 驱动电机控制器技术参数技术指标技术参数直流输入电压336V工作电压范围265~410V控制电源12V控制电源电压范围9~16V(所有控制器具有低压电路控制)标称容量85kVA重量9kgMCU(E machine and inverter )-Motor Control UnitMCU主要集成两部分一部分是电机,和逆变器,他主要作用根据油门踏板和制动踏板的输入,去控制电机的动力输出以及能力制动回收。
新能源汽车传动系统研究
新能源汽车传动系统研究随着环保意识日益增强，新能源汽车已经成为汽车行业的热点。
而新能源汽车的传动系统不仅是科技进步的产物，更是提高汽车能效的关键。
本文将探究新能源汽车传动系统的研究进展。
一、电机驱动系统电机驱动系统是新能源汽车动力输出的核心部分。
传统的燃油汽车采用的是内燃机，而新能源汽车则采用电机驱动。
电机驱动系统有以下几种类型：1. 感应电机感应电机的结构简单，制造成本低，因此被广泛应用。
感应电机产生的转矩与车速成线性关系，适合用于城市的低速驾驶。
但是感应电机的效率不如永磁同步电机高。
2. 永磁同步电机永磁同步电机的结构比感应电机更为复杂，制造成本也更高，但是其效率更高。
永磁同步电机在高速行驶时的效果更显著，适合用于高速公路。
3. 开关磁阻电机开关磁阻电机的转矩与车速呈平方关系，可控制性好，但是其制造难度较大，成本也较高。
二、变速器传统燃油汽车采用的是机械变速器，而新能源汽车则采用电子变速器。
电子变速器分为单速和多速，一般来说，单速电子变速器适合城市低速行驶，而多速电子变速器适合高速公路。
三、驱动轴驱动轴是将电机产生的动力传递给汽车轮胎的关键部件。
新能源汽车采用的驱动轴可以分为以下几类：1. 单电机单减速器单电机单减速器是最简单的驱动轴结构，适合城市低速行驶。
2. 双电机单减速器双电机单减速器适合高速公路行驶，可以提供更好的加速性能。
3. 单电机双减速器单电机双减速器具有更好的加速性能和经济性，适合长距离高速公路行驶。
四、能量回收系统能量回收系统可以将车辆制动时产生的动能转化为电能，存储在电池中，从而提高电池的续航能力。
目前能量回收系统已经广泛应用于新能源汽车中。
五、结论新能源汽车传动系统的研究已经取得了显著进展。
电机驱动系统、变速器、驱动轴和能量回收系统等核心部件的优化设计和高效性能的实现，将进一步提高新能源汽车的竞争力，也有助于保护环境，促进汽车产业的可持续发展。
永磁同步电机控制系统的
03
永磁同步电机控制策略
Chapter
矢量控制策略
总结词
矢量控制是一种广泛应用于永磁同步电机控制的高 效控制策略，通过将电流分解为两个正交分量，实 现转矩和磁通的控制。
详细描述
矢量控制的核心思想是将三相电流分解为两个正交 分量，即直轴电流和交轴电流。通过控制这两个分 量，可以独立控制电机的转矩和磁通，从而实现高 性能的电机控制。
02
永磁同步电机控制系统
Chapter
永磁同步电机控制系统的组成
01
控制器
用于发出控制指令， 以控制电机的转速和 扭矩。
02
驱动器
将控制器发出的指令 转化为电机的实际运 转。
03
传感器
检测电机的转速、位 置和电流等参数，反 馈给控制器。
04
电源
为整个系统提供电力 。
永磁同步电机控制系统的原理
通过控制器控制驱动器，使电机按照预设的转速和扭矩运 转。
发展
随着电力电子技术、微处理器技术和控制理论的发展，永磁 同步电机的性能不断提高，应用领域也不断扩大。
永磁同步电机的基本结构
01
02
03
定子
定子是电机的固定部分， 主要由铁心、绕组和机壳 组成。
转子
转子是电机的旋转部分， 主要由永磁体、导磁体和 转轴组成。
控制器
控制器是电机的控制系统 ，主要由电力电子器件、 微处理器和传感器组成。
Chapter
永磁同步电机控制系统的发展趋势与展望
要点一
总结词
要点二
详细描述
永磁同步电机控制系统在新能源领域具有广泛的应用 前景。
简述新能源汽车电驱动系统的构成
新能源汽车电驱动系统的构成可以大致分为电池组、电动机、电控系统和电力总成四个部分。
下面我将对这些部分逐一进行深度解析，并共享我的个人观点和理解。
1. 电池组电池组是新能源汽车的能量来源，它主要由锂离子电池组成。
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应等优点。
在电池组中，还包括了电池管理系统（BMS），它起到对电池进行电压、电流和温度等方面的监测和管理作用，有效保障了电池的安全和稳定性。
2. 电动机电动机是新能源汽车的动力源，它通常采用交流感应电动机或永磁同步电动机。
相比传统的内燃机，电动机具有起动快、响应灵敏、噪音小、无尾气排放等优点。
在电驱动系统中，电动机通过与电池组和电控系统的配合，将电能转化为动力，驱动汽车实现运动。
3. 电控系统电控系统是新能源汽车的大脑，它由电控单元、传感器、执行器等组成。
电控系统主要负责控制电动机的启动、运行和停止，以及对电池组进行充放电管理。
电控系统还通过与车载通讯系统和驾驶员控制单元的连接，实现对整个车辆的智能化管理和控制。
4. 电力总成电力总成是新能源汽车电驱动系统的核心部分，它将电池组、电动机和电控系统紧密地结合在一起，并通过传动系统将动力传递到车轮。
电力总成的设计和优化，直接影响了新能源汽车的续航里程、动力性能和能量利用效率。
总结回顾通过对新能源汽车电驱动系统的构成进行深入剖析，我对新能源汽车的核心技术有了更加全面、深刻和灵活的理解。
在未来，随着新能源汽车技术的不断进步和成熟，我相信新能源汽车一定会成为未来出行的主流方式，为环保和可持续发展做出更大的贡献。
个人观点作为我写手，我对新能源汽车的发展充满信心。
随着人们对环保意识的提高和科技的不断进步，新能源汽车必将成为未来的主流。
作为消费者，我们应该更加积极地支持和投入到新能源汽车的推广中去，为地球的绿色未来贡献自己的一份力量。
这篇文章以从简到繁、由浅入深的方式，全方位地介绍了新能源汽车电驱动系统的构成，其中多次提及所指定的主题文字。
电动车驱动电机及其控制技术综述
电动车驱动电机及其控制技术综述电动车驱动电机及其控制技术综述2009-5-29 15:51:35 关注率:234简述了电动车驱动系统及特点，在此基础上详细分析并比较了电动车主要电气驱动系统，着重介绍了一种深埋式永磁同步电动机及其控制系统，最后简要概述了电动车电气驱动系统的发展方向。
1 概述电动车是一种安全、经济、清洁的绿色交通工具，不仅在能源、环境方面有其独特的优越性和竞争力，而且能够更方便地采用现代控制技术实现其机电一体化的目标，因而具有广阔的发展前景。
现有电动车大致可以分为以下几个主要部分:蓄电池、电池管理、充电系统、驱动系统、整车管理系统及车体等。
驱动系统为电动车提供所需的动力，负责将电能转换成机械能。
无论何种电动车的驱动系统，均具有基本相同的结构，都可以分成能源供给子系统、电气驱动子系统、机械传动子系统三部分，其中电气驱动子系统是电动车的心脏，主要包括电动机、功率电子元器件及控制部分。
如图1所示。
其中，电动车驱动系统均具有相同或相似的功能模块，如图2所示。
too busy to come over, this is very responsible. Next to the sanitation department signed removal contracts, in strict accordancewith the provisions of the contract. The back street alleys and suburban , to do a good job in environmental health at the same time, do a good job in a timely public facilities maintenance, repair, install, completely solve the piles of garbage, sewage crosscurrent, heidengxiahuo, potholes and other phenomena, do the streets clean, orderly, the convenience of the public life. To some five on the improvement of the urban river construction site. Now our urban river environment really let people see not bottom go to, than the works of Lao She's "Longxugou ditch" is not strong to where to go. The next step, we should insist on treating the symptoms, the strict implementation of the "long river" responsibility system, strengthen the river daily cleaning, planting a number of decomposition and green vegetation, so that Hanoi no garbage, riverside, no debris, the river no smell. At the same time, it is necessary to focus on the effect a permanent cure, accelerate the rain sewage diversion, to carry out the system of comprehensive remediation, accomplish treat a river, into a piece of landscape. The building housing the departments should strengthen the construction site construction supervision, supervise the implementation of construction dust dust measures, the public security traffic police department To2 电动车电气驱动系统比较电动机的类型对电气驱动系统以及电动车整体性能影响非常大，评价电动车的电气驱动系统实质上主要就是对不同电动机及其控制方式进行比较和分析。
永磁同步电机简介
2. 永磁同步电机控制技术发展状况
核心器件技术发展
（1）20世纪五六十年代以晶闸管为代表； （2）20世纪七八十年代以GTO,GTR,MOSFET的发展； （3）20世纪后期的IGBT出现，成为电力电子领域的主导功率
器件；
（4）以PIC,HVIC,IPM等功率集成电路为代表，将功率器件与 驱动，检测和保护于一体，使电机可靠性更高，功率密度更 大；
（2）永磁同步电机控制技术发展状况 （5）微处理器的发展，DSP的出现；
（1）表面贴装式（SM-PMSM） （1）永磁同步电机有高功率密度，与相同功率的感应电机相比体积小，重量轻；
同时FPGAห้องสมุดไป่ตู้CPLD技术的发展为实现PWM控制提供了新的进展。 （3）永磁电机是一种电能转化为机械能的装置，主要通过定子与转子磁场相互作用产生旋转转矩，带动负载； 弱磁能力，易于实现弱磁控制，比较适合高速运行，但是有磁阻转矩，增加了转矩控制的复杂度。
直交轴电感Ld和Lq相同，定子磁场和转子磁场相互作用时不会产生磁阻转矩。 优点：不要求精确的数学模型，不受参数变化和外部扰动的影响；
（2）内埋式（IPMSM）
交直轴感:Lq>Ld 气隙较小，有较好 弱磁能力，易于实 现弱磁控制，比较 适合高速运行，但 是有磁阻转矩，增 加了转矩控制的复 杂度。
永磁同步电机的特点
iA 电流控制 iB 变频器 iC
s
i
im
等效直流
3/2 iβ VR
电机模型
异步电动机 it
矢量控制系统原理结构图
（2）继矢量控制之后，1984年德国鲁尔大学的 Depen Brock 又提出了交流电动机的直接转 矩控制方法，其特点是直接采用空间电压矢量 ，直接在定子坐标系下计算并控制电机的转矩 和磁通。
永磁同步电机驱动系统使用说明书
7 驱动系统的电气参数7.1 驱动控制器参数驱动控制器型号：BP1G-100/366.02C 控制器质量：19 kg外形尺寸(L×W×H)：363×322×241 mm工作电压范围：250～420 Vdc最低输入电压：250 Vdc冷却方式：水冷冷却水入口温度：≯55 °C控制线路输入电压范围： 9～17 Vdc7.2 主驱动电机参数电机型号：TYC4-FT300-270-8-C电动/发电功率：28/20 kW额定电压：190 VAC额定转矩：89 Nm峰值转矩：153 Nm额定转速：1750 rpm最高转速：6000 rpm绝缘等级：H电机质量：33 kg（不带前端盖）冷却水入口温度：≯55 °C7.3 ISG电机参数电机型号：TYC4-100/125-130-8-C电动/发电功率：3/7 kW额定电压：190 VAC额定转矩：24 Nm峰值转矩：56 Nm（0－560rpm）额定转速：3000 rpm最高转速：9000 rpm绝缘等级：H电机质量：14 kg冷却水入口温度：≯55 °C8 控制器外形及安装尺寸9 TYC4-FT300-270-8-C型三相永磁同步电机使用说明书9.1 产品概述1．产品型号TYC4-FT300-270-8-C，名称：三相永磁同步电动机。
2．主要用途本电机为三相永磁同步电动机，在控制器的控制下，电机能在宽广的速度范围内工作，以满足汽车特殊工况；在电机控制器的控制下，电机还能实现发电，以便给汽车中的电瓶组充电。
本电机的防护等级为IP55，能在汽车要求的工况下，作为混合动力轿车的动力驱动。
3．冷却方式，水冷。
电机机座为带有循环水道结构，水道的进出口的管接头为标准规格（G3/8″）。
4．主要技术参数额定功率 28（kW）额定电压 190（V）额定电流 190（A）额定转速 1750（r/min）最高转速 6000（r/min）额定频率 116.7（H z）接法 Y工作制 S8防护等级 IP55绝缘等级 H级5．主要外形尺寸和安装尺寸图9-1 电机外形图9.2 电机结构1——出线盒 2——电机定子 3——电机转子 4——电机后端盖 5——轴承 6——位置传感器图9-2 电机结构图9.3 电机安装和调试1．开箱后，应检查电机表面有无划痕，检查电机的外形尺寸（见图9-1）。
电动汽车电机驱动系统
3.2.1 直流电动机的分类
➢2．并励直流电动机 ➢并励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组相并联,共用同一电 源，性能与他励直流电动机基本相同。并励绕组两端电压就 是电枢两端电压，但是励磁绕组用细导线绕成，其匝数很多， 因此具有较大的电阻，使得通过它的励磁电流较小。 ➢3．串励直流电动机 ➢串励直流电动机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流 电源，这种直流电动机的励磁电流就是电枢电流。这种电动 机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕 组中不致引起大的损耗和电压降，励磁绕组的电阻越小越好， 所以串励直流电动机通常用较粗的导线绕成，它的匝数较少。
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3.2.3 直流电动机的工作原理
➢直流电动机的工作原理图所示。图中,定子有一对N、S极， 电枢绕组的末端分别接到两个换向片上，正、负电刷A和B分 别与两个换向片接触。
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3.2.4 直流电动机的控制
➢直流电动机转速控制方法主要有电枢调压控制、磁场控制和电枢回路电 阻控制。 ➢电枢调压控制是指通过改变电枢的端电压来控制电动机的转速。这种控 制只适合电动机基速以下的转速控制,它可保持电动机的负载转矩不变， 电动机转速近似与电枢端电压成比例变化，所以称为恒转矩调速。直流电 动机采用电枢调压控制可实现在宽广范围内的连续平滑的速度控制，调速 比一般可达1:10，如果与磁场控制配合使用，调速比可达1:30。电枢调压 控制的调速过程：当磁通保持不变时，减小电压，由于转速不立即发生变 化，反电动势也暂时不变化，由于电枢电流减小了，转矩也减小了。如果 阻转矩未变，则转速下降。随着转速的降低，反电动势减小，电枢电流和 转矩就随着增大，直到转矩与阻转矩再次平衡为止，但这时转速已经较原 来降低了。
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3.1.4 电动汽车电机驱动系统的发展趋势
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电驱动系统及永磁同步电机
一、电驱动系统
电机驱动系统是电动汽车的心脏，它的任务是在驾驶员的控制下，高效率地将蓄电池的能量转化为车轮的动能，或者将车轮上的动能反馈到蓄电池中。
a)电气系统由电机、功率转换器和电子控制器等三个子系统组成
b)机械系统主要包括机械传动装置（是可选的）和车轮
电子控制器分为三个功能单元：传感器、中间连接电路与处理器
图1.电动汽车的电机驱动系统
电机与转换器，控制器，变速装置、能源等的整合是最为重要的。
电动汽车驱动电机的设计者应充分了解这些部件的特性，然后在给定的条件下设计电机。
这与工业驱动电机的设计是不同的，工业驱动电机通常是在标准电源下工作的标准电机。
电驱动系统是否有高效率将直接影响混合动力汽车的性能，决定其节油减排的能力，因此对电驱动系统的控制尤为重要。
对电驱动系统的控制实质上就是对驱动电机进行控制。
电动汽车和混合动力汽车通常以永磁同步电机作为其电驱动系统的驱动电机。
这是因为永磁同步电机在功率密度，转矩特性，哭噪声，控制精度等方面所具有的优势，使其在电动汽车驱动方面具有很高的应用价值。
二、永磁同步电机技术
用永磁材料代替传统同步电机的励磁绕组，永磁同步电机就能去掉传统的电刷、滑环以及励磁绕组的铜损。
永磁同步电机由于采用正弦交流电及无刷结构，也被称为永磁无刷交流电机或正弦永磁无刷电机。
由于这种电机实质上是同步电机，它们不经电子转换就可以通过正弦交流电或脉宽调制方式使其运行。
当永磁体嵌在转子表面时，由于永磁材料的磁导率与空气相似，因而这种电机的运行特性与非凸极同步电机一样。
如果把永磁体埋入转子的磁路中，凸极就会产生附加的磁阻转矩，从而使电机的恒功率区域有更宽的转速范围。
利用转子的凸极，而去掉励磁绕组或永磁体，就可得到同步磁阻电机，其结构简单，成本低廉，但输出功率相对较低。
和感应电机一样，永磁同步电机通常也采用矢量控制方法以满足电动汽车电机驱动的高性能要求。
由于其本身的高能量密度与高效率，它在电动汽车的应用领域与感应电机相比有较大的竞争优势。
最近，有人提出永磁同步电机的自适应控制法，这种控制方法能使电机在整个工作区获得最优的性能。
图2.高效永磁同步电机结构示意图
如果励磁绕组用永磁体代替，传统的同步电机就变成永磁同步电机。
正弦波定子电流和正弦反电动势相互作用产生转矩。
与绕线转子同步电机类似，永磁同步电机的转子与旋转磁场同步旋转，旋转磁场的转速取决于电源频率。
与经典多相交流电机的同步电机和感应电机类似，永磁同步电机产生瞬时连续变化的转矩或称平稳转矩。
根据永磁体在转子上的安装位置不同,永磁同步电机可分为表面式和内置式。
表面式同
步电机的优点是结构简单，由于永磁体的磁导率接近空气，所以永磁同步电机有较大的有效气隙，电枢反应大大降低。
与表面式同步电机相比，内置式永磁电机有较高的磁显性，可产生额外的磁阻转矩分量，这在恒功率运行时是很有用的，将永磁体嵌入转子，可保持高速运行时的机械完整性。
永磁同步电机控制策略与感应电机相似。
图3.永磁同步电机转子
永磁同步电机的研究热点:随着电动汽车驱动技术的研究，永磁同步电机为驱动电机的电驱动系统的研究更加深入，己经不仅仅局限于电机的控制策略，还涉及到数字实现方法，控制策略算法，PWM波形的产生方法等方面。
同时，一些新的电机控制方法以及现代控制理论被逐渐的纳入永磁同步电机控制的研究范围，无传感器控制，直接转矩控制，滑模控制，模糊控制以及神经网络控制等先进的控制方法不断地被引入到电机驱动的研究之中。
永磁同步电动机具有高功率密度及效率、功率因数大、结构及控制简单、维护方便、响应速度快等独特的优势。
在石油、煤矿、大型工程机械等比较恶劣的工作环境下运行, 永磁同步电机的这些优势加速了取代异步电机的速度的步伐, 同时也为永磁同步电机专用变频器的发展提供了广阔的空间。
1.电机的速度控制:
交、直流电机的速度控制是在工程实践中最普遍的控制问题。
在某些场合, 如轧机辊子的转速控制, 对转速的控制精度要求很高。
近年来, 研究者都致力于把最优控制和自适应控制应用于该类控制问题。
由于人们对电机驱动系统的要求是对时间响应曲线形状的要求,很难用一个二次型性能指标来表征。
而且随着负载、激磁电流、可控硅特性和环境温度的变化, 由控制电压到电机转速的传递函数的结构参数是慢时变的。
2.电机的转矩控制:
采用模糊自适应控制器作为速度调节器, 使系统的响应速度加快, 鲁棒性增强, 但是进行在线模糊推理的计算工作量大, 难以实时控制。
滑模变结构控制对系统参数摄动和外界扰动具有完全的鲁棒性, 在电机调速领域已开始广泛使用,已将滑模变结构控制应用于永磁同步电机直接转矩控制, 采用线性滑模LSM ( L inear Sliding Mode) , 系统状态与给定轨迹之间的偏差以指数形式渐近收敛, 而且存在着抖振, 虽然采取了指数优化趋近率, 但是不能从根本上抖振,将二阶滑模转速控制器应用于永磁同步电机调速系统的直接转矩控制中, 系统状
态在有限时间内就能收敛至平衡点, 突破了普通滑模变结构在线性滑动平面条件下的状态渐近收敛的特性, 提高控制精度, 降低增益, 且具有更好的鲁棒性能, 在复杂高性能交流伺服系统中有很好的应用前景。
这种基于二阶滑模转速控制器直接转矩控制系统具有传统直接转矩控制的转矩快速响应特征, 同时具有对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声鲁棒性强的优点, 有效地改善了系统的动、静态运行性能。
永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起低速永磁电机起动困难。
为了有效地削弱低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究基础上,建立了低速双定子稀土永磁同步电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的一些因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为电机最优设计提供重要依据。
3.无轴承永磁同步电机研究
无轴承永磁同步电机为了达到电机正常旋转和转子悬浮，通过在电机定子中嵌放两套不同极数的绕组来实现。
其中，一套绕组的作用与普通永磁同步电机定子绕组相同，用于产生电磁转矩，实现电机旋转和功率转换，该绕组称为转矩绕组。
另一套绕组用于产生可控悬浮力( 麦克斯韦力) ，实现转子的稳定自悬浮，该绕组称为径向力控制绕组( 又称悬浮绕组)。
无轴承永磁同步电机的研究主要集中在结构方面的研究、悬浮力模型和控制策略的研究、数学模型与参数设计研究、转子状态检测研究四个方面。
其中，又以结构方面的研究和悬浮力控制方面的研究为主。
4. 转子导体内置式永磁同步电机的研究
表面式永磁同步电机是结构最为简单的永磁同步电机，与永磁体内置式永磁同步电机相比，能够提高转子表面的平均磁密，是目前应用最广泛的一种永磁电机，但是其转子上没有绕组结构，不具备异步起动能力，在调速过程中动态响应能力较差。
本文设计出具有起动能力的表面式永磁同步电机的结构，如图4 所示。
该电机结构就是在表面式永磁同步电动机的转子铁心内部设置导体，使得电机在起动过程中，可以利用导体绕组形成的笼型绕组产生异步转矩，从而实现异步起动。
它无需变频器即可直接由工频电源起动，有着较高的应用前景。
图4.转子导体内置式永磁同步电机结构图
5.永磁同步电机的发展趋势
a）无轴承永磁同步电机解耦控制难度大，对传感器及控制系统的要求高以及转子偏心时产生的单边磁拉力增加控制难度等问题限制了其更深层次的研究和应用。
无轴承永磁同步电机的研究将围绕工程应用的需求，研制性能优良、可靠性高、控制简单、成本低的电机。
无轴承电机结构参数优化设计、无速度和无位置传感器技术研究、无轴承电机非线性解耦控制算法研究、无轴承电机高性能数字控制系统研究将成为研究发展的趋势。
随着无轴承永磁同步电机的结构、数学模型、悬浮力控制策略和传感器技术研究的成熟，无轴承永磁同步电机将得到更广泛的应用。
b）永磁同步电机的在控制上将进一步发展，高精度，高速度，大转矩，好的稳定性。
c）结构上多种多样，定子转子互相易位。
参考文献：
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