新能源汽车驱动电动机

去除了差速器的系统称为无差速系统，这种电动机是把 传统电动机的定子变成可动的结构；另一方面，当转子 上电的时候可以相互反向回转。
双电动机驱动方式分为前后驱动和双轮毂式电动机两类， 双轮毂电动机及其逆变器的制造成本价较高。
四轮毂式电动机把电动机组装在轮毂中，机构更紧凑。
电动汽车技术与原理 第 3 页
1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（1）串联式混合动力汽车
•串联式混合动力汽车解决了纯电动车续驶里程短这个 难题，行驶中或者停车时由能量源向电池充电。 •能量源与车轮在结构上没有机械连接，因此驱动系统 的结构具有更大的自由度。
电动汽车技术与原理 第 4 页
型号 电压 转速
Y132S－6 380 V 960r/min
三相异步电动机 功 率 3 kW 电 流 7.2 A 功率因数 0.76
频 率 50Hz 联 结Y 绝缘等级 B
7. 额定功率因数λN = cosN
8. 绝缘等级
指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级，分 为A、E、B、F、H五级，A级最低(105ºC)，H 级最高(180ºC)。
（1）调速性能好 （2）启动力矩大 （3）控制简单 （4）有易损件
电动汽车技术与原理 第 22 页
2.4 电动汽车用直流电动机
3. 电动汽车用直流电动机的要求
（1）抗振动性 （2）对环境的适应性 （3）低损耗性 （4）抗负荷波动性 （5）小型、轻量化 （6）免维护性
电动汽车技术与原理 第 23 页
n
结论：• 线圈跟着磁铁转→两者转动方向一致
n n • 线圈比磁场转得慢
0
异步
n0 f
n
N
ei
S
1）旋转磁场
（1）旋转磁场的产生 异步机中旋转磁场代替了旋转磁极
(•)电流出
Y
n A
0
Z
iA Im sin t
iB Im sint 120 iC Im sint 240
C
B
iA iB iC
Im
➢ 2. 转子部分
（1）电枢铁心 （2）电枢绕组 （3）换向器
电动汽车技术与原理 第 17 页
直流电动机结构图(一)
直流电动机结构图(二)
2.4 电动汽车用直流电动机
1. 直流电动机的驱动特性
基本转速以下为恒转矩区，基本转速以上为恒功率区。 在恒转矩区，励磁电流保持不变，改变电枢电压来控制转矩。 在高速恒功率区，电枢电压不变，改变励磁电流或弱磁来控
电动汽车技术与原理 第 2 页
1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
1. 纯电动汽车的电动机驱动系统
单电动机驱动的纯电动汽车中使用的电动机，不需要太 大的变速范围，可有效使用较小容量的永磁电动机；因 为有差速减速器，并且不需要太大的变速范围，故可采 用无离合器和传动装置的传动系统。
没有传动装置，运转更加容易，但这样也需要低速大转 矩、速度变化区域大的电动机。
▲ 极对数p
• Y 型接法，每相绕组有一个线圈，
按右图放入定子槽内; •合成旋转磁场只有一对磁极，极对 数为 1, p = 1
i1
i3 W1 i2
V2
U1
W2 U2 V2 V1
电动汽车技术与原理 第 7 页
1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（3）混联式混合动力汽车
•混联式混合驱动方式具有发电机和电动机。
•与同样具有发电机和电动机的串联式混合动力汽车不 同，发动机与车轮通过机械结构连接到一起。
•尽管电动机的设计容量较小，但是在小功率时可作为纯 电动汽车运转，能实现多种驱动方式。
2. 额定功率 PN Y系列机异座步中机心高机度座长磁度极代数号
PN = 3 kW→轴上输出机械功率的额定值
3. 额定电压 UN UN = 380 V→定子三相绕组应施加的线电压
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三相异步电动机的铭牌数据
型号 电压 转速
Y132S－6 380 V 960r/min
三相异步电动机 功 率 3 kW 电 流 7.2 A 功率因数 0.76
外加电阻可人为改变电动机的机械特性。
电动汽车技术与原理 第 38 页
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三相异步电动机的铭牌数据
型号 电压 转速
Y132S－6 380 V 960r/min
三相异步电动机 功 率 3 kW 电 流 7.2 A 功率因数 0.76
频 率 50Hz 联 结Y 绝缘等级 B
1.型号 Y132S－6 2p = 6 →n0 = 1 000 r/min
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2 三相异步电动机工作原理
n0 f
n
N
ei
S
电动汽车技术与原理 第 42 页
磁铁
闭合 线圈
定子三相绕组通入三相交流电
v A n0
Y NZ
F
旋转磁场
n0
60 f1 p
CF S
B
X
切割转子导体 Blv
右手定则
感应电动势 E
感应电流 I2
旋转磁场
Bli
左手定则
电磁力F
电磁转矩T
频 率 50Hz 联 结Y 绝缘等级 B
4. 额定电流 IN
IN = 7.2A →定子三相绕组的额定线电流
5. 联结方式
通常三相异步电动机3kW以下者，联结成星形， 4kW以上者，联结成三角形。 6. 额定转速nN 电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。
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三相异步电动机的铭牌数据
Y
定子
A
Z
C
转子
B
机座
X
电动汽车技术与原理 第 32 页
三相异步机的结构
电动汽车技术与原理 第 33 页
1).定子
铁心：内周有槽的硅钢片
叠成。
三相绕组
U1 ----U2 V1 ----V2 W1----W2
机座：铸钢或铸铁
端盖：固定、支撑、防护
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定子:产生旋转磁场
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定子绕组线端连接方式
•对于内燃机汽车来说，在路况恶劣需要频繁启动和停止 的行驶条件下，可回收制动使之相对节省一些燃油。
电动汽车技术与原理 第 8 页
1.2 新能源汽车对电动机的性能要求
（1）体积小、重量轻； （2）在整个运行范围内的高效率； （3）低速大转矩特性及较宽范围内的恒功率特性； （4）高可靠性； （5）高电压； （6）电气系统安全性高。
•改变电枢电压调速是直流 调速系统采用的主要方法
•电磁转矩
Te KmIa
•转速
n U IaR
Ke
电动汽车技术与原理 第 25 页
直流电动机的物理模型
2.5 直流电动机的调速方法 •常用的可控直流电源
（1）旋转变流机组 （2）静止可控整流器 （3）直流斩波器或脉宽调制变换器
电动汽车技术与原理 第 26 页
电动汽车技术与原理 第 9 页
1.3 电动车用电动机的分类
•新能源汽车经常采用的驱动电动机包括直流电动机、交 流异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机。 •最早应用于电动汽车的是直流电动机，这种电动机的优 点是控制性能好、成本低。 •随着电子技术、机械制造技术和自动控制技术的发展， 交流异步电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机表现出 比直流电动机更加优越的性能，这些电动机正在逐步取 代直流电动机。
2.4 电动汽车用直流电动机
4. 直流电动机的应用
电动汽车所使用的直流电动机主要是他励式直流电动机、串励式直流电 动机、复励式直流电动机3种类型。
小功率（<10kW）的电动机多采用小型高效的永磁式直流电动机，一般 应用在小型、低速的专用车辆上，如电动自行车、高尔夫球车、电动叉 车、警用巡逻车等。
制转矩。 这种特性很适合汽车对动力源低速高转矩、高速低转矩的使
用需求。 直流电动机结构简单，易于平滑调速，加之控制技术成熟，
所以几乎所有早期的电动车都是采用直流电动机。
电动汽车技术与原理 第 20 页
直流电动机的驱动特性
电动汽车技术与原理 第 21 页
2.4 电动汽车用直流电动机
2. 直流电动机的特点
1. 他励式直流电动机 2. 并励式直流电动机 3. 串励式直流电动机 4. 复励式直流电动机
电动汽车技术与原理 第 14 页
2.2 直流电动机的工作原理
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。
如果给两个电刷加上直流电源，则有直流电流从电刷A流入， 从电刷B流出。根据电磁力定律，载流导体受到电磁力的作 用，其方向可用左手定则判定，两段导体受到的力形成了一 个转矩，使得转子逆时针转动。
旋转变流机组供电的直流调速系统
电动汽车技术与原理 第 27 页
晶闸管-电动机调速系统原理框图
电动汽车技术与原理 第 28 页
直流斩波器原理电路及输出电压波形
电动汽车技术与原理 第 29 页
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3 交流异步电动机
异步电动机又称感应电动机。 气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩。 实现电能量转换为机械能量的一种交流电动机。
X
t
()电流入
iA
iC C iB
A
ZX Y B
Y
t 0 C
iA iB iC
Im
t
A
NZ
B
S
X
合成磁场方向：
向下
其它电流角度下
的磁场方向： I m
iA iB iC t
n0 60
A
Y
Z
N
CS
B
X
t 60
n0
A
Y
Z
S
C
NB
X
t 120
n0
A
YS Z
C
B
N
X
t 180
（2）旋转磁场的转速
n0 — 同步转速 如何改变旋转磁场的转速？
外加的电源是直流的，但由于电刷和换向片的作用，在线圈 中流过电流是交流的，其产生的转矩方向却是不变的。
电动汽车技术与原理 第 15 页
直流电动机的工作原理示意图
导体ab处于N极下
导体ab处于S极下
电动汽车技术与原理 第 16 页
2.3 直流电动机的结构
1. 定子部分
（1）主磁极 （2）机座 （3）换向极 （4）电刷装置
中等功率（10～100kW）的电动机采用他励、串励或复励式直流电动机， 可以用于结构简单、转矩较大的电动货车上。
大功率（>100kW）的电动机采用串励式，可用在要求低速、高转矩的大 型专用电动车上，如电动矿石搬运车、电动玻璃搬运车等。
电动汽车技术与原理 第 24 页
2.5 直流电动机的调速方法
电动汽车技术与原理 第 10 页
电动车用电动机的分类
电动汽车用电动机基本性能比较
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2 直流电动机
2. 1 直流电动机的分类 2. 2 直流电动机的工作原理 2. 3 直流电动机的结构 2. 4 电动汽车用直流电动机 2. 5直流电动机的调速方法
电动汽车技术与原理 第 13 页
2.1 直流电动机的分类
驱动电动机
1概述 2直流电动机 3交流异步电动机 4开关磁阻电动机 5永磁同步电动机 6其它电动机 7新能源汽车驱动系统的发展方向
电动汽车技术与原理 第 1 页
1 概述
1. 1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点 1. 2 新能源汽车对电动机的性能要求 1. 3 电动车用电动机的分类
定子三相绕组的六个出线头可根据需要灵活地接 成星形（Y形）或三角形（Δ形）。
Y联结
Δ联结
Y/ 接法 接线盒：
AB C ZX Y
Y 接法：
A A BC
ZX
Y
C
B
Z XY
接法：
ZA
ABC
C
X
Y
B
Z XY
2).转子
铁心：由外周有槽的硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子
鼠笼转子
铁心槽内放铜条，端 部用短路环形成一体。 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子
串联式混合动力汽车的能量流动
（以发动机为能源）
电动汽车技术与原理 第 5 页
串联式混合动力汽车的能量流动
（以燃料电池为能源）
电动汽车技术与原理 第 6 页
1.1 新能源汽车电动机驱动系统的种类和特点
2. 混合动力电动汽车的电动机驱动系统
（2）并联式混合动力汽车
并联式混合动力汽车驱动系统中装载的电动机/发电机，根 据制动或驱动需求，发动机随着运转状况改变转速和输出 功率。 制动时，电动机/发电机处在发电机模式，电池回收电力。 启动、加速时，作为电动机提供驱动转矩。
同定子绕组一样，也分为三相，并且接成星形。 另一端分别接滑环，可外接电阻
转子: 在旋转磁场作用下，产生感应电动势或电流。
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鼠笼式电动机与绕线式电动机的的比较
鼠笼式： 结构简单、价格低廉、工作可靠；不能人为改
变电动机的机械特性。
绕线式： 结构复杂、价格较贵、维护工作量大；转子
主要内容： 基本结构 机械特性
工作原理 控制方法
电动汽车技术与原理 第 30 页
电动机的分类
转子 鼠笼式 结构 绕线式
异步机
单相异步电动机
交流电动机
电 动
绕组
同步机 相数
两相异步电动机 三相异步电动机
机
直流电动机 他励、异源自文库、串励、复励
电动汽车技术与原理 第 31 页
1.异步电动机的结构
定子绕组 （三相）