电动车用低速直驱稀土永磁无刷电机系统
稀土永磁盘式无铁芯电机原理
稀土永磁盘式无铁芯电机原理稀土永磁盘式无铁芯电机是一种采用稀土永磁材料制造的电机，它具有体积小、功率密度高、高效率等特点。
相比传统的铁芯电机，稀土永磁盘式无铁芯电机具有更高的转矩密度和功率密度，节能且使用寿命长。
下面将从电机原理、结构和工作过程等方面介绍稀土永磁盘式无铁芯电机。
稀土永磁盘式无铁芯电机的原理是基于磁场相互作用的原理。
它通过电流和磁场之间的相互作用来产生转矩，实现轴的旋转。
其磁场主要由稀土永磁材料产生，通过电流在绕组中形成相应的磁场，与稀土永磁材料的磁场相互作用，从而产生转矩。
该电机的结构相对简单，主要包括转子和定子两部分。
转子是由稀土永磁材料制成的盘状磁铁，其内部有多个磁极，通常为N和S极交替分布。
定子上绕有多组线圈，分别串联在电源上。
通过电流在绕组中产生磁场，将磁场作用于转子上的稀土永磁材料，从而实现转子的旋转。
在工作过程中，当电流通入绕组时，产生的磁场将与转子上的磁场相互作用。
由于磁场的极性相反，所以磁场会产生转矩，使得转子开始旋转。
同时，由于稀土永磁材料的高磁导率和低剩磁，使得转子的转矩密度和功率密度更高，且降低了功率损耗。
此外，稀土永磁盘式无铁芯电机还具有高效率的优势。
由于其转子无铁芯，减少了铁芯损耗，提高了转子的效率。
同时，稀土永磁材料的高磁导率和低剩磁特性，使得磁场更集中，进一步提高了电机的效率。
综上所述，稀土永磁盘式无铁芯电机利用稀土永磁材料产生磁场，通过电流在绕组中形成磁场，实现与稀土永磁材料的相互作用，从而产生转矩。
其结构简单，工作效率高，转矩密度大等特点使其在现代工业中广泛应用于各种电动设备中。
详解稀土永磁电机以及稀土永磁电机应用
详解稀土永磁电机以及稀土永磁电机应用稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机，由于稀土永磁体的高磁能积和高矫顽力（特别是高内禀矫顽力），使得稀土永磁电机具有体积小、重量轻、效率高、特性好等一系列优点，广泛应用在航空、航天、航海及工业与民用方向。
稀土永磁电机的发展历史电机是一种机械能、电能相互转换的机械。
这个转换过程离不开电机的励磁结构。
电机的励磁结构有两种：一种是电流励磁，即依靠铜线圈绕组通过电流来励磁，类似电磁铁产生磁场，磁场的大小取决于绕组的匝数和励磁电流的大小。
再一种就是永磁励磁，即通过永磁体提供磁场，磁场的大小取决于永磁体本身磁性能的高低和所用磁体的体积。
采用永磁励磁的电机就是永磁电机。
电流励磁的很大局限性就是线圈发热量大，电机温升高，需要较大的绕组空间，同时还存在较大的铜损等，使得电机的效率和比功率低。
而永磁励磁，只要永磁体的磁性能高就不存在以上局限，而且结构简单、维护方便，特别对一些有特殊要求(超高转速、超高灵敏度)和特殊环境(防爆等)使用的电机，永磁励磁比电流励磁有突出的优点f2 。
因此，在励磁结构方面，随着永磁材料性能的不断提高，新型永磁材料的不断出现，永磁励磁结构将逐步取代传统的电流线圈励磁结构。
永磁电机的发展和永磁材料的发展息息相关，新型永磁材料的出现必将大力促进永磁电机的快速发展。
世界上第一台电机就是永磁电机，所以利用永磁体来制造电机已有很悠久的历史。
由于当时永磁材料的磁性能低，制成的电机非常笨重，即被电励磁电机所取代。
1940年代以后，具有较高剩磁的铝镍钴和具有较高矫顽力的铁氧体永磁材料相继出现，永磁电机又获得生机，在微特电机领城里占有重要位置。
但铝镍钴永磁矫顽力较低、易退磁，铁氧体永磁的剩磁较低，使用范围受到一定限制。
至六十年代后期第一代稀土永磁合金(SmCo5)和七十年代第二代稀土永磁合金(Sm2Co17) 的出现，虽然原料钐与钴价格昂贵，但磁体磁性能好，使永磁电机有了较大的发展。
稀土永磁电机工作原理
稀土永磁电机工作原理
稀土永磁电机是一种新型的电机，它的工作原理是利用稀土永磁材料的磁性特性来实现电机的转动。
稀土永磁材料是一种具有高磁能积和高矫顽力的材料，它的磁性能比传统的铁氧体磁性材料要高得多。
稀土永磁电机的工作原理是利用电流在电机中产生的磁场与永磁材料的磁场相互作用，从而产生转矩，使电机转动。
在稀土永磁电机中，永磁材料通常被安装在转子上，而电流则通过定子上的线圈来产生磁场。
当电流通过定子线圈时，它会产生一个磁场，这个磁场会与转子上的永磁材料的磁场相互作用，从而产生一个转矩，使电机开始转动。
由于稀土永磁材料的磁性能非常高，因此它可以产生非常强的磁场，从而使电机具有非常高的转矩。
稀土永磁电机的优点是非常明显的。
首先，它具有非常高的效率，因为它可以利用永磁材料的磁性能来产生转矩，而不需要消耗大量的电能。
其次，它具有非常高的功率密度，因为它可以在非常小的空间内产生非常大的转矩。
最后，它具有非常长的寿命，因为稀土永磁材料的磁性能非常稳定，不容易衰减。
稀土永磁电机是一种非常优秀的电机，它的工作原理是利用稀土永磁材料的磁性能来产生转矩，从而实现电机的转动。
它具有非常高
的效率、功率密度和寿命，因此在各种应用领域中都有着广泛的应用前景。
基于M SP430 的稀土永磁无刷直流电机控制系统
伺服控制・SERVO TECHN IQUE基于M SP 430的稀土永磁无刷直流电机控制系统收稿日期:2004-12-28基金项目:国家863高技术发展研究计划项目(项目编号:2003AA 755023)曹菁1.2 张新华3 朱纪洪1(1.清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室,北京 100084;2.江苏信息职业技术学院 无锡 214106;3.江苏大学电气信息工程学院 镇江 212013)摘 要:针对小型无人飞机舵机的驱动需求,介绍了以M SP 430F 146为核心的稀土永磁无刷直流电机的驱动控制系统的组成、硬件电路和控制策略等。
实验结果表明,该系统具有良好的动态和静态特性。
关键词:M SP 430单片机;无刷直流电机;P WM ;控制系统中图分类号:TM 383.6 TM 359.4 文献标识码:A 文章编号:1001-6848(2005)05-0034-04D r iv i ng Con trol Syste m of REP M Brushless DC M otor ba sed on M SP 430CAO J ing ZHAN G X in -hua ZHU J i -hong(1.T sing hua U n iversity ,Beijing ,100084,Ch ina ;2.J iangsu co llege of Info rm ati on T echno logy ,Schoo l of E lectrical and Info rm ati on Engineering ,W ux i ,21406;3.J iangsu U n iversity D epartm en t of Compu ter Science and T echno logy ,Zhen jiang ,212013;Ch ina )Abstract :A i m ing at requ rem en t of the unm anned aerial veh icle con tro l system ,the thesis in troduces a drive con tro l system of rare earth perm anen t m agnet (R EP M )b ru sh less DC mo to r based on M SP 430.It describes the compo sing p rinci p le ,the hardw are design so lu ti on and the con tro l m ethod fo r con tro l system based on M SP 430F 149.Experi m en tal resu lts show that the system has good dynam ic and static characteristics .Key words :M SP 430;b ru sh less DC mo to r ;P WM ;con tro l system0 引 言稀土永磁无刷直流电机系统,既有交流电动机的结构简单、运行可靠、维护方便等特点,又有直流电机运行效率高、调速性能好等特性,而且由于不受机械换向的限制,易于做到大容量、高转速。
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。
电动自行车用的几类电机
电动自行车用的几类电机、哪种优点多。
目前电动自行车轮毂中使用的电机主要有三种形式。
（1）有刷高速盘形电机。
该电机有电刷，电刷寿命长，易更换保养，有减速器，效率高，过载爬坡能力强，起动力矩大，但稍有噪声。
（2）无刷低速电机。
该电机无电刷，无减速器。
具有免维护、无噪声的优点，但控制器较复杂，电机控制线多，起动电流大，过载上坡能力较差。
（3）有刷低速电机。
该电机有电刷，无减速器，结构简练。
成本较低，但效率较低，上坡、过载能力较差。
这三种电机各有优点，目前应用较多的是第一种。
.1、电机型式:稀土永磁有刷/无刷直流电动机电机额定电压:36V.电机额定转矩:7N.m.驱动方式:电机后轮驱动.调速方式:转把无级调速.蓄电池:全密封阀控式免维护铅酸电池36V12AH×3.充电器输入电压:AC220V50HZ.充电器输出电压:DC36V.充电时间:4-7小时.百公里耗电:≤1.2KW/h.过流保护:13.5±1A.欠压保护:31.5±0.5V2、电机型式:稀土永磁无刷直流电动机.电机额定电压:48V.电机额定功率:180W.电机额定转矩:5.5N.m.驱动方式:电机后轮驱动.调速方式:转把无级调速.蓄电池:全密封阀控式免维护铅酸电池/镍氢电池48V12AH×3.充电器输入电压:AC220V50HZ.充电器输出电压:DC48V.充电时间:4-7小时.百公里耗电:≤1.2KW/h.过流保护:15±1A.欠压保护:42±0.5V3、电机型式:稀土永磁无刷直流电动机.电机额定电压:48V.电机额定转速:330n/min.电机额定转矩:7N.m/5.5N.m驱动方式:电机后轮驱动.调速方式:转把无级调速镍氢电池36V/48V12AH×3.充电器输入电压:AC220V50HZ.充电器输出电压:DC36V.充电时间:4-7小时.百公里耗电:≤1.2KW/h.过流保护:13.5±1A/15±1A.欠压保护:31.5±0.5V/42±0.5V4、电池容量：48V12AH/14AH额定功率：350W电机类型：无刷无齿巨无霸电机额定功率：500W电机类型：无刷无齿。
稀土永磁无刷直流电动机原理
稀土永磁无刷直流电动机原理1.稀土永磁无刷直流电动机的结构特点无刷直流电动机（BLDCM）由电动机本体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
电动机的定子绕组做成三相对称星行接法，同三相异步电动机十分相似。
电动机转子由钕铁硼永磁材料构成。
在定转子形成的气隙中产生N-S级相间的方波磁场，所以也把这种电动机称为“方波电动机”。
为了使电动机绕组准确换向，在电动机内装有位置传感器，作为转子极性的位置信号驱动器组成：作为操纵中枢的单片机；作为电子换向的由IGBT或MOSFET组成的逆变桥；作为电压型交一直一交主电路的整流、滤波单位；作为人机接口的键盘和数字显示单位；作为操纵、驱动电源的开关电源。
2.无刷直流电动机的要紧特点高效率：无刷直流电动机转子上既无铜耗也无铁耗，其效率比同容量异步电动机提高5%-12%。
功率因子高：无刷直流电动机无需从电网吸取激磁电流，功率因子接近1。
启动转矩大，启动电流小：无刷直流电动机的机械特性和调节特性与他激直流电动机枢控时相应特性类似，所以它的启动转矩大，启动电流小，调节范围宽，但没有因电刷换向器引起的缺点，电子换向取代了机械换向。
电动机出力高：该电动机的体积和最高工作转速相同时，较异步电动机输出功率提高30%。
适应性强：电源电压偏离额定值+10%或-15%，环境温度相差40K以及负载转矩从0—100%额定转矩波动时，无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态偏差，不大于设定转速±1%。
无刷直流电动机是一种自控式调速系统，它无需像普通同步电动机那样需要启动绕组；在负载突变时，不会产生振荡和失步。
无刷直流电动机具有直流电动机特性、交流异步电动机的结构。
无刷直流电动机适合长期低速运转、频繁启动的场合，这是变频调速器拖动Y 系列电动机不可能实现的。
3.工作原理无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。
稀土永磁在直流无调速电机上的应用
立志当早，存高远稀土永磁在直流无调速电机上的应用电能的获取与应用是人类社会进步的重要标志，电能是现代社会不能离开的一种能量形式，无论在什么行业领域中电能应用都十分广泛。
电能的应用最为普遍的一种形式，就是把电能转化为机械能，所依靠的转换手段就是电动机的应用。
电动机把电能转换为机械能的好坏，关系到电能是否能够充分利用，关系到所驱动的设备效率和运转情况，因此人们一直在不断地开发研制符合要求的电动机。
回顾电动机的发展，从直流电动机到交流电动机人们一直在为电动机的进步而努力奋斗。
直到钕铁硼永磁体的出现，人们开始生产稀土永磁电机获得了先进材料的支持，同时也带动了相关产业产品的提高，使机电一体化达到了更新的层次。
中国运载火箭技术研究院通过多年对稀土永磁电机及控制系统的研究应用，已成功地在火箭、导弹上应用了稀土永磁电机。
本着军品立院，民品兴院的战略方针，北京万源工业公司在整体稳步发展的同时，更加注重发挥自己的科研、生产优势，不断探索、开发新的领域，把军品成熟的高新技术应用到民品工业领域中去，公司将组织强有力的科研队伍并投入大量的人力和物力，在开发稀土永磁风力发电机、轻轨用稀土永磁拖动电机和石油开采稀土永磁电机的同时，开发生产较大功率的稀土永磁直流无刷调速电机。
稀土永磁直流无刷调速电机是现代材料科学、电子电力科学及电动机控制理论相结合的产物。
稀土永磁电机是利用稀土永磁材料产生磁场，替代传统电机由电流励磁产生的磁场，使得稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗低、效率高，电动机的外型和尺寸可以灵活多变等显著特点，所以稀土永磁电机近几年来发展很快。
由于我国稀土资源丰富，稀土永磁在国内的飞速发展，使得稀土永磁材料的产品质量不断提高、成本价格不断降低，为制造较大功率的稀。
稀土永磁电机-无刷电机
关于稀土永磁电机
一般所说的稀土永磁电机都是指第三代稀土永磁电机，出于这种永磁材料优异的使用功效，价格对比同等材料较廉价，因而比第一代或第二代稀土永磁材料更有市场需求前景。
例如钦铁硼永磁电机，作为新生代的永磁电机具有很大的展开潜力，在电机界的权威专家看来，钱铁硼的展开方向一方面是逐步代替其他永磁材料的永磁电机，另一方面是代替一部分电励磁电机。
近年来由于电机界研讨者的作业，现已取得了很大的效果。
永磁同步发电机永磁同步发电机不需要励磁绕组及直流励磁电源，这样就取消了最简单出问题的集电环和电刷装置，使之成为无刷发电机，因而发电机结构简略、工作可靠。
选用钦铁硼永磁材料后，电机的气隙磁感应强度可以增大，这样使电机体积缩小、重量减轻。
关于航空、航天和其他高可靠性和高性价比的场合具有重要意义，所以航空航天部分中正尽力进行这方面的研讨。
在市场的其他方面来讲，在风力发电、地热发电及小型水利发电机、小型内燃发电机组等方面也在进行深人研讨和推广。
而当前市场中的稀土永磁发电机，因大型汽轮或水轮发电机组的励磁机使用需求，我国早在20世纪80年代便研制成功了40一160kVA稀土永磁发电机，这种电机的研制成功大大前进了电站工作的可靠性。
电动自行车电机的分类与特点
直 流 电 动 机 的 工 作 原 理 截 然 不
同 ，因 为有刷 电动 机 的驱 动 是 由
须 通 过 电机相 配 套 的减 速器 、离
合器 等 将 转 速减 至 １ ０ ｒ ｎ左 ８ ／ ｍｉ
的确 ，电动 自行 车 的最 大优 势是
大 、低 能耗 、无磨 损 ，但 此 类 直 流 电机 必 须 配置专 门传 感控 制 器 才能运 行 ，所 以制造 成 本和 售 价 也 相应较 高 。
构 和 性 能 特
点 主要是 ２
大 类 型 产
品 ：一 是 稀 土永 磁 式 伺 服 有刷 直 流
１ 稀 土 永 磁 式 伺 服 有 刷 直
电动 与 助 力相 结 合 ，并可 以随 时
电刷 与 换 向器 进 行 机 械 式 换 向 ，
而无 刷直 流 电动机 的驱动 则 是依
右 ，才 能供 给车 辆正 常行 驶。 所 以有 刷 电机 的最 大缺 点 是碳 精 电 刷 易发 生磨 损 ，需要 经 常 更换 电 刷 ，同 时若 碳精 电刷 质 量 差 易造 成 接 触 不 良及产 生 运行 时 电火 花 噪声 ，在 行 驶过 程 中 不仅 内耗 电 量 大 ，还 会 因产 生 电火花 加快 氧 化换 向器 的部 件。 但 由于 有 刷 电
中 ， 常 用 的 传 感 器 型 式 有 光 电
式 、 谐 振 式 、 开 关 式 、磁 电式 、
电 动一 牵 霸 ． 番 睦一 ｉ 癌 的 分类与褥点
文 ◎ 张 培 君
关键 词 ： 电动 自行 车 ：电机 分 类 ；特 点
机 ，按 电动 机 的设 计 结
磨 损时还 需加 以更 换 。而 无 刷直
低速大扭矩永磁直驱电机原理
低速大扭矩永磁直驱电机是一种特殊类型的电机，它结合了永磁同步电机和直驱技术。
其原理如下：
1. 永磁同步电机原理：永磁同步电机是一种将永磁体放置在转子上，与定子中的电磁绕组形成磁场耦合的电机。
当定子绕组通电时，会产生旋转磁场，而永磁体的磁场则与之同步，从而产生转矩。
2. 直驱技术原理：传统电机通常通过减速装置将高速低扭矩的转动转换成低速高扭矩的输出。
而直驱技术则省略了减速装置，直接将电机的输出轴与负载相连，从而实现高效率和高控制性能。
低速大扭矩永磁直驱电机结合了以上两种原理，其特点如下：
1. 永磁同步电机的优势：由于采用永磁体作为转子，永磁同步电机具有高效率、高功率密度和响应迅速等特点。
同时，永磁体的磁场强度较大，可以产生较大的转矩。
2. 直驱技术的优势：由于省略了减速装置，直接将电机输出与负载相连，可以避免传统电机中传动系统的能量损失和故
障。
同时，直接驱动负载可以实现更精确的控制和更快的响应速度。
综上所述，低速大扭矩永磁直驱电机通过结合永磁同步电机和直驱技术，实现了高效率、高功率密度和高控制性能。
它在一些需要低速大扭矩输出的应用领域，如工业机械、电动汽车等，具有广泛的应用前景。
稀土永磁电机在电动汽车中的应用研究
稀土永磁电机在电动汽车中的应用研究
早在几十年前就已经开始引起人们的关注。
随着全球对于环保和可持续发展的重视不断增强，电动汽车作为替代传统燃油汽车的新能源汽车备受关注。
而稀土永磁电机作为电动汽车的动力源之一，在提高电动汽车的性能和效率方面发挥着重要作用。
本文旨在深入探讨稀土永磁电机在电动汽车中的应用研究。
首先，介绍了稀土永磁电机的基本原理和结构特点，分析了其相比于传统感应电机的优势。
其次，探讨了稀土永磁电机在电动汽车中的应用现状和发展趋势。
进一步分析了稀土永磁电机在提高电动汽车动力性能、降低能耗和延长续航里程等方面的优势。
随着电动汽车市场的不断快速发展，对稀土永磁电机的需求也在不断增加。
因此，本文还将就稀土永磁电机在电动汽车中的集成和优化设计进行探讨。
通过分析不同设计参数对电机性能的影响，提出了一系列优化设计方案，旨在进一步提高电动汽车的整体性能。
除此之外，本文还将探讨稀土永磁电机在电动汽车中的可持续性和环保性。
分析了稀土矿资源的有限性和开采对环境的影响，提出了减少稀土使用量和开发替代材料的建议。
同时，结合电动汽车的整体环保优势，探讨了通过发展电动汽车来促进可持续能源转型及减少排放的可行性。
最后，通过对稀土永磁电机在电动汽车中的应用研究的总结和展望，
将进一步推动电动汽车技术的发展和普及，为解决能源和环境问题做出更大的贡献。
希望本文的研究成果能为相关领域的研究和实践提供参考，并为推动我国新能源汽车产业的发展贡献一份力量。
新能源汽车三电原理
新能源汽车三电原理随着环保意识的不断提高和对传统燃油车的限制越来越多，新能源汽车已经成为了未来汽车发展的趋势。
而新能源汽车的三电系统，即电机、电池和电控系统，也成为了新能源汽车的核心技术。
本文将从三个方面详细介绍新能源汽车三电原理。
一、电机系统电机是新能源汽车的动力源，它的转速和扭矩决定了车辆的性能和续航能力。
新能源汽车的电机可以分为交流电机和直流电机两类。
交流电机主要有异步电机和同步电机两种。
异步电机结构简单、成本低，但效率较低；同步电机效率高，但成本较高。
目前，大多数新能源汽车采用同步电机，其中又以永磁同步电机最为常见。
永磁同步电机具有高效率、高功率密度、低噪音和低振动等优点，是目前新能源汽车应用最广泛的电机类型之一。
直流电机主要有直流励磁电机和无刷直流电机两种。
直流励磁电机结构简单、可靠性高，但效率较低；无刷直流电机效率高、噪音小，但成本较高。
目前，直流励磁电机已经逐渐被淘汰，无刷直流电机则成为了新能源汽车中的重要动力源。
二、电池系统电池是新能源汽车的能量储存装置，它的容量和性能直接影响了车辆的续航里程和加速性能。
新能源汽车的电池可以分为铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池和钠离子电池四种。
铅酸电池是最早被应用于新能源汽车的电池类型，它的成本低、可靠性高，但能量密度低、寿命短。
目前，铅酸电池已经被淘汰。
镍氢电池是一种高性能、高安全性的电池，但成本较高。
由于其性能稳定，已被广泛应用于混合动力汽车和电动公交车等领域。
锂离子电池是目前新能源汽车中应用最广泛的电池类型，具有高能量密度、长寿命、低自放电率等优点。
但锂离子电池也存在着成本高、安全性问题等缺陷。
钠离子电池是一种新型电池，具有高能量密度、低成本、高安全性等优点。
目前，钠离子电池正逐渐成为新能源汽车的新选择。
三、电控系统电控系统是新能源汽车的“大脑”，它控制着电机和电池的运行状态，保证了车辆的安全和稳定性。
新能源汽车的电控系统可以分为驱动电控系统和能量管理电控系统两种。
稀土永磁无刷直流电动机原理
稀土永磁无刷直流电动机原理1.稀土永磁无刷直流电动机的结构特点无刷直流电动机（BLDCM）由电动机本体和驱动器构成，是一种典型的机电一体化产品。
电动机的定子绕组做成三相对称星行接法，同三相异步电动机十分相似。
电动机转子由钕铁硼永磁材料构成。
在定转子形成的气隙中产生N-S级相间的方波磁场，所以也把这种电动机称为“方波电动机”。
为了使电动机绕组准确换向，在电动机内装有位置传感器，作为转子极性的位置信号驱动器组成：作为控制中枢的单片机；作为电子换向的由IGBT或MOSFET构成的逆变桥；作为电压型交一直一交主电路的整流、滤波单位；作为人机接口的键盘和数字显示单位；作为控制、驱动电源的开关电源。
2.无刷直流电动机的主要特点高效率：无刷直流电动机转子上既无铜耗也无铁耗，其效率比同容量异步电动机提高5%-12%。
功率因子高：无刷直流电动机无需从电网吸取激磁电流，功率因子接近1。
启动转矩大，启动电流小：无刷直流电动机的机械特性和调节特性与他激直流电动机枢控时相应特性类似，所以它的启动转矩大，启动电流小，调节范围宽，但没有因电刷换向器引起的缺点，电子换向取代了机械换向。
电动机出力高：该电动机的体积和最高工作转速相同时，较异步电动机输出功率提高30%。
适应性强：电源电压偏离额定值+10%或-15%，环境温度相差40K以及负载转矩从0—100%额定转矩波动时，无刷直流电动机的实际转速与设定转速的稳态偏差，不大于设定转速±1%。
无刷直流电动机是一种自控式调速系统，它无需像普通同步电动机那样需要启动绕组；在负载突变时，不会产生振荡和失步。
无刷直流电动机具有直流电动机特性、交流异步电动机的结构。
无刷直流电动机适合长期低速运转、频繁启动的场合，这是变频调速器拖动Y 系列电动机不可能实现的。
3.工作原理无刷直流电动机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。
请问为何现在的电动车的电机都用永磁电机而不选用励磁电机？
请问为何现在的电动车的电机都⽤永磁电机⽽不选⽤励磁电机？1、永磁电机综合性能要⽐普通的直流电机好（励磁线圈）。
转速，控制等多个参数都是永磁电机要优于普通直流电机。
2、⾼效节能。
电动车是依靠电池供应电能，⾼效的能量转化，是对电机不断的需求。
电动车电机的分类与区别。
电动汽车电机分类 现在电动汽车上应⽤的电机主要有直流电机、交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电机。
1、电动汽车直流电机 优点：是起动加速转巨⼤，电磁转矩控制特性良好，调速⽅便，控制装置简单，成本较低。
缺点：有机械换向器，当在⾼速⼤负荷下运⾏时，换向器表⾯有⽕花出现，因此不宜太⾼的电机转速。
⽐较与其他驱动系统⽽⾔处于劣势，已经逐渐被淘汰。
2、电动汽车交流感应电机 交流感应电机定⼦⽤于产⽣磁场，由定⼦铁芯、定⼦绕组、铁芯外侧的外壳、⽀撑转⼦轴的轴承组成。
交流电机有价格低、以维护、体积⼩的优点，但是交流电机的控制⽐较复杂。
已经成为交流驱动电动汽车的⾸选。
3、电动汽车交流感应电机 永磁电机，采⽤永磁体来产⽣⽓隙磁通量，永磁体代替了直流电机中的磁场线圈和感应电机中定⼦的励磁体。
永磁同步电机具有⾼效率、⾼⼒矩惯量⽐、⾼能量密度，尤其是其低速⼤扭矩的优点能满⾜车辆在复杂多变的道路下⾏驶，是个⾼性能⽽且低碳环保电机随着稀⼟永磁材料的出现有望与交流感应电机争夺市场。
特别是在中⼩功率范围内等到了⼴泛的应⽤。
4、电动汽车开关磁阻电机 开关磁阻电机定、转⼦都是普通硅钢⽚叠压成的双凸极结构。
优点：简单可靠、可调速范围宽、效率⾼、控制灵活、成本低。
缺点：转矩波动⼤、噪声⼤、需要位置检测器、有⾮线性特性等。
应⽤受到限制。
电动汽车的动⼒性能的好坏与电动汽车功率的⼤⼩有着直接的关系，功率越⼤，电动汽车的加速性能和最⼤爬坡能⼒就越好，质量也会更好，同时电机的体积也会增加；但是电机不可长期在⾼效率下⼯作，会使电动汽车的能⼒利⽤率降低，汽车的⾏驶⾥程也会降低。
⼀般⽽⾔，选择电机的额定功率应该满⾜我们汽车的最⾼车速的要求，电机的峰值功率要满⾜汽车最⼤爬坡度和加速性能的要求。
永磁无刷电机 原理
永磁无刷电机原理
永磁无刷电机是一种基于永磁体和电磁绕组的电动机。
它与传统的有刷直流电机相比具有许多优点，如高效率、高功率密度和低噪音等。
永磁无刷电机由三部分组成：永磁体、绕组和传感器。
永磁体通常由稀土永磁材料制成，具有强大的磁场。
绕组则是电磁励磁产生转矩的部分，通过电流产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，产生力矩。
传感器则用于检测转子位置和转速，并向控制器反馈信息。
永磁无刷电机的原理是基于对绕组电流的控制来实现电机转动的。
控制器根据传感器提供的信息，对绕组进行电流的控制，使其始终与永磁体的磁场保持一定的相对位置。
这样，当磁场相互作用时，产生的力矩将驱动转子旋转。
与传统的有刷直流电机不同的是，永磁无刷电机不需要通过刷子和换向器来实现电流的换向。
由于没有刷子摩擦和换向电流的损耗，永磁无刷电机的效率更高。
此外，永磁无刷电机还具有快速响应和高控制精度的特点。
通过控制器对绕组电流进行实时调节，可以实现电机的精准控制，并在各种负载条件下保持稳定运行。
总的来说，永磁无刷电机是一种高效、高性能的电机，广泛应用于家电、工业机械、电动车等领域。
它的原理基于永磁体和
电磁绕组的相互作用，通过对绕组电流的控制，实现电机的转动。
永磁电机无需稀土磁体？UQM做到了
永磁电机无需稀土磁体？UQM做到了日前，UQM科技公司宣布推出了一种无需稀土磁体的永磁电机，该电机主要是针对电动汽车和混合动力汽车而设计研发的。
同时，UQM科技公司还因为该电机而获得了编号为8928198的美国专利，其中该专利的名称为具有低矫顽力的无刷永磁电机结构（Brushless PM machine construction enabling low coercivity magnets）。
该专利对以上电机的磁体几何形状进行了描述，同时其还介绍了该电机的制造方法。
由于由稀土材料制得的磁体具有非常高的矫顽力，因此目前大多数的电动汽车和混合动力汽车上的电机均采用的是由稀土材料制成的永磁电机。
磁体矫顽力作为一种描述磁体抵抗去磁能力的方法，其物理意义就是描述磁体完全去磁所需要的逆场场强。
而此次UQM科技公司推出的无稀土永磁电机采用了铝镍钴（AlNiCo）或铁钴钨（FeCoW）等磁体材料，这也使得该电机具有较低的磁体矫顽力。
UQM公司表示其此次推出的无稀土永磁电机与其目前的设计相比两者具有相类似的性能表现。
因此只要该全新电机研发完成，在未来UQM公司将可以根据具体项目中的磁体成本而选择最合适的磁体方案。
正如以上专利中所概述的一样，以上全新无稀土永磁电机采用了一种独特的几何设计结构，该设计结构与其他已知的所有永磁电机设计结构相比前者可以实现更高的磁通密度。
而在以上磁体的峰值磁通密度附近采用低矫顽力的磁体材料也是可以接受的。
UQM科技公司的总裁兼首席执行官Eric Ridenour表示：我们UQM公司此次推出的无稀土永磁电机专利技术为我们现有的稀土电机技术提供一种可行的替代方案。
因此其也可以有效解决因为政治波动而引起的稀土价格波动从而消。
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第 44 卷
磁材料的计算剩磁密度(T)；Bδ 为计算气隙磁通密度 (或称为最大气隙磁通密度的有效值)(T)；δef 为气隙有 效长度(mm)；αp 为永磁磁极的极弧系数。
由于预先估计和近似计算的影响，利用上述公式
计算的尺寸往往存在较大误差。例如：为简化计算，
图 3 转子结构 Fig.3 Structure of rotor
磁同步伺服电机系统，采用外转子永磁同步电机，具 有低速、大转矩等优点，符合直驱式轮毂驱动的要求； 伺服系统采用矢量控制，具有良好的调速性能[4−5, 12]。
图 2 电机轴示意图 Fig.2 Diagram of structure of rotor
外转子是电机中产生磁场的部件，在本方案中主
1 外转子 PMSM 设计
Abstract: Based on the research status of servo motor and its control technology for electric vehicles, a lowspeed directdrive rareearth permanent magnet brushless motor system was proposed, which used an outerrotor permanent magnet synchronous motor (PMSM) with a surface plugin magnetic structure. Firstly, the main structural features were analyzed and electromagnetic design research was carried out. A 3 kW 6pole prototype was fabricated and tested when the outerrotor PMSM for electric vehicles was designed. Then, the sensorless vector control of PMSM was studied, and simulation of the servo system was implemented by using MATLAB/Simulink software based on the designed parameters. The results show that the outerrotor PMSM has the advantages of high efficiency, high torque density and low speed, which makes it suitable for direct driving in electric vehicles. The design method that combines magnetic field finite element analysis with equivalent magnet circuit calculation can improve the accuracy of the motor design and analysis. The sensorless control strategy used for the PMSM was achieved good effects as the sliding mode observer can accurately estimate the motor speed and track the rotor position. The system has good robustness to the disruption caused by load variation. Key words: lowspeed directdrive; outer rotor; rareearth permanent magnet brushless motor; vector control
(1. 湖南大学 电气与信息工程学院，湖南 长沙，410082； 2. 湖南机电职业技术学院，湖南 长沙，410151； 3. 湘潭电机股份有限公司，湖南 湘潭，411101)
摘要：针对电动车用伺服电机及其控制技术研究现状，提出一种低速直驱式稀土永磁无刷电机系统。该系统选用
外转子永磁同步电动机(PMSM)，转子磁路采用表面插入式结构。首先，分析外转子 PMSM 的结构特征，并对电
1.2 外转子 PMSM 电磁设计与有限元分析 外转子永磁同步力矩伺服电机的设计思路与内转
子式电机的设计思路基本相同。 电机的主要尺寸 Di12Lef 可根据要求的电磁转矩和
选定的电磁负荷由下式得出：
Di21Lef =
4TeN 2πBδ1 A
(1)
式中：TeN 为电动机额定转矩(N∙m)；Bδ1 为气隙磁密基 波幅值(T)；A 为定子电负荷有效值(A/m)；Di1 为外转 子电机定子外径(mm)；Lef 为外转子电机铁心长(mm)。
第 44 卷第 5 期 2013 年 5 月
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
电动车用低速直驱稀土永磁无刷电机系统
Vol.44 No.5 May 2013
刘建林 1, 2，冯垚径 1，曾毅 3，杨海 2
第5期
刘建林，等：电动车用低速直驱稀土永磁无刷电机系统
1843
电动车是一种清洁、节能的绿色交通工具，能够
内定子由定子铁心、绕组和主轴等部分组成。定
做到“零排放”，在行驶过程中无污染、热辐射低、噪 声小、不消耗汽油，受到世界各国的关注[1−11]。电动
子铁心由冲槽的硅钢片迭压而成。定子槽内嵌放绕组， 槽数视绕组相数和极对数而定，并综合考虑电磁和工
要包括转子铁心、永磁体和端盖。 电动车用电动机通常为变频调速运行，无需起动
1.1 电机的基本结构特征 外转子永磁同步电动机的主要部分是内定子和外
转子。图 1 所示为电机整体结构的 3/4 剖面图。
绕组。由于电动机转速较低，对转子机械强度的要求 不是很高，可采用制造工艺相对简单的表面式转子磁 路结构，在外转子旋转时，离心力施加于永磁体上使 其不容易脱离。车用电动机由于其运行工况的特点，
尺寸和转子磁路结构决定。
转子永磁体尺寸(宽度 bM，厚度 hM 和轴向长度 LM) 决定了气隙磁密波形，除影响电动机的运行性能外，
机电磁方案进行研究；设计 1 台 3 kW、6 极的车用外转子 PMSM，并完成样机制作及测试；其次，研究 PMSM
的无位置传感器矢量控制，并结合设计的电机参数，利用 MATLAB/Simulink 软件对伺服系统进行仿真分析。研
究结果表明：外转子 PMSM 具有效率高、转矩密度大、适合低速运行等特点，可直接驱动电动车辆；采用“磁
场有限元分析”结合“等效磁路计算”的方法，有利于提高电机设计分析的准确度；对该电机系统实施的无传感
器矢量控制策略，取得了较好的效果；利用滑模观测器能够较准确地估算电机转速和跟踪转子位置，并对负载变
化引起的扰动具有较强的鲁棒性。
关键词：低速直驱；外转子；稀土永磁无刷电机；矢量控制
中图分类号：TM315
(1. College of Electrical and Information Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China; 2. Hunan Mechanical & Electrical Polytechnic, Changsha 410151, China; 3. Xiangtan Electrical Machine Co. Ltd., Xiangtan 411101, China)
较强抗去磁性能和高磁能积的稀土材料，本方案中采
用的是具有优异磁性能的烧结钕铁硼材料。
端盖用螺钉固定在定子铁心上，主要对绕组端部
图 1 电机整体结构 Fig.1 Structure of motor
起防护作用。端盖与电机轴通过轴承联接，使得整个 外转子与轴之间只存在圆周方向的相对运动。
1844
中南大学学报(自然科学版)
矩大、调速范围宽、效率高和功率密度大等特点。近年 绕组类似。在本方案中，采用的是三相星形联接的单
来，稀土永磁无刷电机以其体积小、性能好、可靠性高、 层链式绕组。
输出转矩大等优点，在电动车驱动系统中得到了越来
电机轴是外转子电机的主要机械支撑部件，要求
越广泛的应用，也成为电动车电机的发展方向[3]。按 具有较高的机械强度和刚度，轴还要为电机的引出线
电机安装位置的不同，分为集中式驱动和轮毂式驱 动[2]。集中式驱动中用电动机替代传统的发动机，动
提供引出场所。在本方案中，电机轴的设计如图 2 所 示，在轴的一端钻出一定深度的盲孔，靠近定子绕组
力系统还包括机械式操纵换档装置、离合器、变速器、 端部的轴表面开有一径向孔，与盲孔连通，引出线即
传动轴、机械差速器和车轮。轮毂式驱动则直接将电 可由此沿盲孔引出。
动机安装在驱动车轮上，因此，更具结构紧凑、传动
效率高、响应快，各驱动车轮独立可控、操作性能高
等优点。轮毂式驱动又分为减速驱动和直接驱动。与
减速驱动相比，直接驱动省去了减速机构，缩小了车轮
轴向尺寸，结构更简单紧凑、效率更高，使用寿命长，
车辆行驶和操作的平稳性好[3−7]。但直接驱动对电机的
性能要求也更高，如需更大的转矩、更大的过载能力 和更宽的调速范围等[3]。为此，本文作者提出一种永
收稿日期：2012−09−07；修回日期：2012−12−10 基金项目：湖南省科技计划项目(2012FJ3042)；湖南大学“青年教师成长计划”项目(531107040650)；国际科技合作交流专项(2011DFA62240) 通信作者：刘建林(1978−)，男，湖南湘乡人，副教授，从事电机技术、智能控制研究；电话：073184099015；Email: tikolin@