新能源汽车电机知识讲解（一文读懂汽车电机）

首先要聊的是大家最关心的汽车电机寿命。它的确是成熟科技，同时不用频繁定期保养，然而耐用度可能还是比不上内燃机引擎。德国某车主的的Model SP85为单马达设定，目前已经用到第四颗，也就是之前至少坏过三次，平均近40万公里需要更换。

相比于普通工业电机，新能源汽车驱动电机具有更为严格的技术规范和标准要求。首先，汽车空间有限，对驱动系统的尺寸有严格的限制；其次，电池容量有限，要求驱动系统具有较高的效率；第三，为满足乘车人员的舒适性要求，驱动系统应具有低噪音和低振动的特性。

目前市场上应用最广泛的新能源汽车电机主要有永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机三类。三类电机中，交流异步电机成本低、结构简单，主要用于以特斯拉为代表的欧美系品牌，但其存在调速范围小、转矩特性不理想的问题，需要性能更高的调速器以匹配性能；永磁同步电机效率高、转矩和功率密度大，尺寸小、重量轻，常用于丰田和本田等日系品牌，另外特斯拉 Model 3也搭载永磁同步电机产品，但由于其需要稀土材料制成的永磁体为原材料，一定程度上受到资源的限制，成本较高；开关磁阻电机结构简单可靠、系统成本低，但其具有转矩波动大及噪音大等缺点，目前应用还受到限制，商用车应用居多。

交流异步电机也称为感应电机（Induction Motor），在定子绕组中输入三相交流电，定子绕组中的励磁电流在定子铁芯中产生旋转磁场，此时转子绕组中有感应电流通过并推动转子作旋转运动。当转子带有机械负载时，转子电流增加，由于电磁感应作用，定子绕组中的励磁电流也增加。交流异步电机控制器采用脉宽调制（PWM）方式实现高压直流到三相交流的电源变换，采用变频器实现电机调速，采用矢量控制或直接转矩控制实现转矩控制的快速响应，满足负载变化特性的要求。

交流异步电机的优点在于结构简单，定子转子无直接接触，运行可靠性强，转速高，维护成本低。不足之处在于能耗高，转子发热快，高速工况下需要额外冷却系统；功率因数低，需要大容量的变频器，造价较高，调速性较差。目前，交流异步电机主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。

永磁电机（Permanent Magnetic Motor）包括永磁同步电机（正弦波）和永磁无刷直流电机（方波）两大类，其转子均由永磁材料制成，定子采用三相绕组，输入调制方波产生旋转磁场带动永磁转子转动。永磁同步电机的优点在于其较大的转矩和驱动效率，具有高功率密度和宽调速范围，且没有励磁损耗和散热问题，电机结构简单，体积比同功率的异步电机小15%以上；其缺点在于高速运行时控制复杂，永磁体退磁问题目前难以解决，电机造价较高。

目前，永磁同步电机主要应用于体积小，且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域，部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。永磁无刷直流电机则一般在小功率电动汽车、低速电动车领域应用较为广泛。

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor）的定子和转子铁芯均由硅钢片叠压而成，利用冲片上的齿槽构成双凸极结构，定子产生扭曲磁场，利用“磁阻最小原理”驱动转子运动。开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，成本低，起动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，但转矩脉动严重，非线性严重，在电动汽车驱动中有利有弊，目前电动汽车应用较少。

直流电机（DC Motor）通过在定子主磁极上绕制励磁线圈并通以直流电以产生磁场，转子电枢绕组也通以直流电，通电绕组置于磁场中输出电磁转矩拖动负载运行。直流电机控制器一般采用晶闸管脉宽调制方式（PWM），控制性能好，调速平滑度高，控制简单，技术成熟，且成本较低。直流电机的缺点是需要独立的电刷和换向器，导致速度提升受限；电刷易损耗，维护成本较高。值得一提的是，直流电机多用于早期的电动汽车驱动系统，目前新研制的车型已经基本不再采用。