新能源汽车概论第六章 新能源汽车驱动电机
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新能源汽车概论（AR 增强现实版）
第六章 新能源汽车电机驱动系统
职业院校“十三五”汽车专业规划教材
目录导航
第一节 概述
第二节 直流电动机
第四节 永磁同步电动机 第三节 三相异步感应电动机
第四节 永磁同步电动机 第五节 磁阻电动机
第一节 概述
第六章 新能源汽车电机驱动系统
3
新能源汽车驱动系统包括能源、电机和控制器。控制器主要由功率模块（电源的电子开关 线路）和控制模块（包括微处理器和相应软件）组成。控制器的作用是将动力源的电能转变为
目录导航
第一节 概述
第二节 直流电动机 第三节 三相异步感应电动机
第四节 永磁同步电动机
第五节 磁阻电动机
第二节直流电动机
一、直流电动机的工作原理
第六章 新能源汽车电机驱动系统
9
1. 直流电动机组成
（1）定子定子就是发动机中固定不动的部分， 它主要由主磁极、机座和电刷装置组成。主磁 极是由主磁极铁芯（极心和极掌）和励磁绕组 组成，其作用时用来产生磁场。极心上放置励 磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感 应强度分配最为合理，并用来阻挡励磁绕组。 主磁极用硅钢片叠成，固定在机座上。机座也 是磁路的一部分，常用铸钢制成。电刷是引入 电流的装置，其位置固定不变。它与转动的交 换器作滑动连接，将外加的直流电流引入电枢 绕组中，使其转化为交流电流。在微型直流电 动机中，也有用永久磁铁作磁极的。
适合于电机运行的另一种形式的电能，所以控制器本质上是一个电能变换控制装置。控制器选
择恰当时，驱动系统的性能决定于电机。
一、电动机的类型
第六章 新能源汽车电机驱动系统
4
电动机是把电能转换成机械能的装置。它被广泛应用于机来自百度文库、冶金、石油、煤炭、化工、 航空、交通、农业等各种行业。常见的电机分类及其种类如下：
直流电动机使用线圈励磁分为他励和自励两类，而直流电动机的性能随着励磁方式不同将产生很大差别。
直流电动机 交流感应电动机
永磁同步电动机
开关磁阻电动机
图 6.1 电动机研究开发历程
电动机的类型
常见的电动机中适用于电力驱动的电动机的分类如表6.1所示。
第六章 新能源汽车电机驱动系统
5
表6.1几种典型电动机的性能特性
性能及类型 转速范围/rpm 功率密度 电动机重量 电动机体积 可靠性 结构坚固性 控制器成本 直流电动机 4000~6000 低 重 大 一般 差 低
第六章 新能源汽车电机驱动系统
11
手定则，感应电动势的方向与电流的方向
相反，也称为反电动势。虽然电流方向使 交替变化，但线圈所受电磁力的方向不改 变，因而线圈可以连续地按逆时针方向旋 转。
第二节直流电动机 3、直流电动机的励磁
第六章 新能源汽车电机驱动系统
12
电动机是根据电磁感应原理实现能量转换的，电机磁场的建立的两种途径：一是对励磁线圈通电产生磁场， 二是使用永久磁铁形成磁场。
如图6.6所示，直流电动机分为两部分，定子 与转子。定子包括：主磁极，机座，换向极， 电刷装置等。转子包括：电枢铁芯，电枢绕 组，换向器，轴和风扇等。定子和转子之间 由空气隙分开。
图6.6直流电动机构造
第二节直流电动机
1、直流电动机的组成
第六章 新能源汽车电机驱动系统
10
（2）转子转子是电动机的转动部分，主要由电枢 和换向器组成。电枢是电动机中产生感应电动势的部分， 主要包括电枢铁芯和电枢饶组。电枢铁芯成圆柱形，由 硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放电枢绕组。通有电流 的电枢绕组在磁场中受到电磁力矩的作用，驱动转子旋 转，起了能量转换的枢纽作用，故称“电枢”。换向器 又称整流子，是直流电动机的一种特殊装置。它是由楔 形铜片叠成，片间用云母垫片绝缘。换向片嵌放在套筒 上，用压圈固定后成为换向器再压装，在转轴上电枢绕 组的导线按一定的规则焊接在换向片突出的叉口中。在 换向器表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组 得以同外电路连接起来，并实现将外部直流电流转化为 电枢绕组内的交流电流。
第二节直流电动机
2. 直流电动机工作原理 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，
电枢电流方向如图所示。由于换向片和电 源固定联接，无论线圈怎样转动，总是N 极有效边的电流方向向里, S极有效边的电 流方向向外。电动机电枢绕组通电后受力( 左手定则)按逆时针方向旋转。线圈在磁场 中旋转将在线圈中产生感应电动势，由右
通过传动系统将机械能传递到车轮驱动车辆行驶。电动机在动力系统中的位置如图6.2所示。电 动机可单独驱动汽车行驶，在市区实现零排放。不同的汽车对电机的功能要求不同。
1.纯电动汽车对电机的要求 电动汽车对电机的要求是功率 和转矩应满足电动车辆动力性 能的要求，适应车辆频繁的起 动、加速、制动减速和倒车的 运动要求；一般要求电机能承 受2~4倍的过载，并能实现四 象限的运转和高效回收车辆在 制动是的反馈能量；电机工作 电压高、转速高可以提高电机 的比功率，减小电机的尺寸、 降低重量和有利于在车辆上的 安装布置；电机具有良好的可 靠性、耐温、耐湿，结构简单 维修方便。 2.混合动力汽车对电 机的要求 混合动力汽车对电机 的要求是电动机可单 独驱动汽车行驶，在 市区实现零排放。电 动机在汽车启动、加 速、大负荷运行时可 以与发动机共同驱动 汽车，在减速制动时 以再生模式工作，起 回收制动能量作用， 与发电机功能相同。
）(b) (c) 图6.2新能源汽车电动机的位置示意图
安全有保障 具有高可控性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。
三、新能源汽车对驱动电机的性能要求
1．高电压 2．高转速
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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3．起动转矩大、调速范围宽
4． 防过载能力强 5．具有高可控性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。 6．可兼做发电机使用 7．安全有保障 8. 结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜
异步电动机 12000~20000 中 中 中 好 好 高
永磁同步电动机 4000~10000 高 轻 小 优良 好 高
开关磁阻电动机 >15000 较高 轻 小 好 好 一般
二、新能源驱动系统中电动机的功用
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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新能源动力汽车，其特点是将不同类型的能源转换为电能，电动机将电能转换为机械能，并
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第一节 概述
第二节 直流电动机
第四节 永磁同步电动机 第三节 三相异步感应电动机
第四节 永磁同步电动机 第五节 磁阻电动机
第一节 概述
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新能源汽车驱动系统包括能源、电机和控制器。控制器主要由功率模块（电源的电子开关 线路）和控制模块（包括微处理器和相应软件）组成。控制器的作用是将动力源的电能转变为
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第一节 概述
第二节 直流电动机 第三节 三相异步感应电动机
第四节 永磁同步电动机
第五节 磁阻电动机
第二节直流电动机
一、直流电动机的工作原理
第六章 新能源汽车电机驱动系统
9
1. 直流电动机组成
（1）定子定子就是发动机中固定不动的部分， 它主要由主磁极、机座和电刷装置组成。主磁 极是由主磁极铁芯（极心和极掌）和励磁绕组 组成，其作用时用来产生磁场。极心上放置励 磁绕组，极掌的作用是使电动机空气隙中磁感 应强度分配最为合理，并用来阻挡励磁绕组。 主磁极用硅钢片叠成，固定在机座上。机座也 是磁路的一部分，常用铸钢制成。电刷是引入 电流的装置，其位置固定不变。它与转动的交 换器作滑动连接，将外加的直流电流引入电枢 绕组中，使其转化为交流电流。在微型直流电 动机中，也有用永久磁铁作磁极的。
适合于电机运行的另一种形式的电能，所以控制器本质上是一个电能变换控制装置。控制器选
择恰当时，驱动系统的性能决定于电机。
一、电动机的类型
第六章 新能源汽车电机驱动系统
4
电动机是把电能转换成机械能的装置。它被广泛应用于机来自百度文库、冶金、石油、煤炭、化工、 航空、交通、农业等各种行业。常见的电机分类及其种类如下：
直流电动机使用线圈励磁分为他励和自励两类，而直流电动机的性能随着励磁方式不同将产生很大差别。
直流电动机 交流感应电动机
永磁同步电动机
开关磁阻电动机
图 6.1 电动机研究开发历程
电动机的类型
常见的电动机中适用于电力驱动的电动机的分类如表6.1所示。
第六章 新能源汽车电机驱动系统
5
表6.1几种典型电动机的性能特性
性能及类型 转速范围/rpm 功率密度 电动机重量 电动机体积 可靠性 结构坚固性 控制器成本 直流电动机 4000~6000 低 重 大 一般 差 低
第六章 新能源汽车电机驱动系统
11
手定则，感应电动势的方向与电流的方向
相反，也称为反电动势。虽然电流方向使 交替变化，但线圈所受电磁力的方向不改 变，因而线圈可以连续地按逆时针方向旋 转。
第二节直流电动机 3、直流电动机的励磁
第六章 新能源汽车电机驱动系统
12
电动机是根据电磁感应原理实现能量转换的，电机磁场的建立的两种途径：一是对励磁线圈通电产生磁场， 二是使用永久磁铁形成磁场。
如图6.6所示，直流电动机分为两部分，定子 与转子。定子包括：主磁极，机座，换向极， 电刷装置等。转子包括：电枢铁芯，电枢绕 组，换向器，轴和风扇等。定子和转子之间 由空气隙分开。
图6.6直流电动机构造
第二节直流电动机
1、直流电动机的组成
第六章 新能源汽车电机驱动系统
10
（2）转子转子是电动机的转动部分，主要由电枢 和换向器组成。电枢是电动机中产生感应电动势的部分， 主要包括电枢铁芯和电枢饶组。电枢铁芯成圆柱形，由 硅钢片叠成，表面冲有槽，槽中放电枢绕组。通有电流 的电枢绕组在磁场中受到电磁力矩的作用，驱动转子旋 转，起了能量转换的枢纽作用，故称“电枢”。换向器 又称整流子，是直流电动机的一种特殊装置。它是由楔 形铜片叠成，片间用云母垫片绝缘。换向片嵌放在套筒 上，用压圈固定后成为换向器再压装，在转轴上电枢绕 组的导线按一定的规则焊接在换向片突出的叉口中。在 换向器表面用弹簧压着固定的电刷，使转动的电枢绕组 得以同外电路连接起来，并实现将外部直流电流转化为 电枢绕组内的交流电流。
第二节直流电动机
2. 直流电动机工作原理 直流电从两电刷之间通入电枢绕组，
电枢电流方向如图所示。由于换向片和电 源固定联接，无论线圈怎样转动，总是N 极有效边的电流方向向里, S极有效边的电 流方向向外。电动机电枢绕组通电后受力( 左手定则)按逆时针方向旋转。线圈在磁场 中旋转将在线圈中产生感应电动势，由右
通过传动系统将机械能传递到车轮驱动车辆行驶。电动机在动力系统中的位置如图6.2所示。电 动机可单独驱动汽车行驶，在市区实现零排放。不同的汽车对电机的功能要求不同。
1.纯电动汽车对电机的要求 电动汽车对电机的要求是功率 和转矩应满足电动车辆动力性 能的要求，适应车辆频繁的起 动、加速、制动减速和倒车的 运动要求；一般要求电机能承 受2~4倍的过载，并能实现四 象限的运转和高效回收车辆在 制动是的反馈能量；电机工作 电压高、转速高可以提高电机 的比功率，减小电机的尺寸、 降低重量和有利于在车辆上的 安装布置；电机具有良好的可 靠性、耐温、耐湿，结构简单 维修方便。 2.混合动力汽车对电 机的要求 混合动力汽车对电机 的要求是电动机可单 独驱动汽车行驶，在 市区实现零排放。电 动机在汽车启动、加 速、大负荷运行时可 以与发动机共同驱动 汽车，在减速制动时 以再生模式工作，起 回收制动能量作用， 与发电机功能相同。
）(b) (c) 图6.2新能源汽车电动机的位置示意图
安全有保障 具有高可控性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。
三、新能源汽车对驱动电机的性能要求
1．高电压 2．高转速
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3．起动转矩大、调速范围宽
4． 防过载能力强 5．具有高可控性、稳态精度、动态性能，机械效率高，以满足多部电机协调运行。 6．可兼做发电机使用 7．安全有保障 8. 结构简单，适合大批量生产，使用维修方便，价格便宜
异步电动机 12000~20000 中 中 中 好 好 高
永磁同步电动机 4000~10000 高 轻 小 优良 好 高
开关磁阻电动机 >15000 较高 轻 小 好 好 一般
二、新能源驱动系统中电动机的功用
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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新能源动力汽车，其特点是将不同类型的能源转换为电能，电动机将电能转换为机械能，并