几种车用驱动电机技术发展及其比较

几种车用驱动电机技术发展及其比较

应用在电动汽车上的电动机主要有直流电动机、 交流感应电动机、永磁无刷电动机和开关磁阻电动机四类。

现代电动汽车驱动电动机的基本性能比较

项目 功率密度 峰值效率（%） 负荷效率（%） 转速范围

4000~8000

（r/min） 可靠性 结构坚固性 电机尺寸 电动机质量 电动机成本

10

（美元/kW） 控制操作性能 控制器成本 综合评价

最好 低 差

好 高 一般（坚固）

好 高 优（高效）

好 一般 较优

8~10

10~15

8~10

一般 差 大 重

好 好 中 中

优秀 一般 小 轻

好 优秀 小 轻

12000~15000

4000~10000

>15000

直流电动机

低 85~89 80~87

交流感应电动机

中 90~95 90~92

永磁无刷电动机

高 95~97 85~97

开关磁阻电动机

较高 <90 78~86

资料来源：闫大伟 陈世元.电动汽车驱动电机性能比较[J] .汽车电器，2004年第2期：4-6

直流电动机在电动汽车中应用最早，具有起步加速牵引力大、控制系统较简单、控制性能好

等优点，但其缺点是有机械换向器和机械式电刷，电机运转不 能太高，过载能力、转速范围、功率体积比、功率重量比、系统效率、使用维护性等方面都受到限制，在目前新研制的电动汽车上已基本不再采用。

交流感应电动机是目前欧美国家电动汽车驱动系统的主流产品，功率覆盖面宽广，转速可高达12000-15000r/min；可采用空气冷却或液 体冷却方式，冷却自由度高；对环境的适应性较好，能够实现再生反馈制动；与同样功率的直流电动机相比较，质量减轻一半左右，价格便宜，维修方便。其缺点是 驱动电路复杂、效率及功率密度偏低，控制系统成本过高，其造价远远高于交流感应电动机本身，而且调速性能较差。

永磁无刷电动机采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围。按照磁钢在电机中的安放方式，永磁无 刷电动机可分为内置式永磁无刷电机和表贴式永磁无刷电机，在电动汽车领域进行应用的主要是前一种类的内置式永磁同步电机，也称为混合式永磁磁阻电机。内置 式永磁同步电机在永磁转矩的基础上迭加了磁阻转矩，以此来提高电机的过载能力和功率密度，而且易于弱磁调速，扩大恒功率范围运行。这种电动机的结构灵活、 设计自由度大，在目前几类车用电动机中是性能最好的，适合成为电动汽车高效、高密度、宽调速牵引驱动，已经引起了各大汽车公司的关注，特别是获得日本汽车 公司的青睐，在混合动力轿车上较多应用。如本田Insight、Civic电动汽车，丰田Prius、Crown、Estima EV电动汽车，日产R’IleSSa EV电动汽车等。美国汽车公司也在新车型设计中将永磁无刷电机作为主要采用的驱动电机，如美国UQM公司为美国军方机动车辆配套生产的30—100kW系 列驱动电机就是采用的永磁无刷电动机。

但是，永磁无刷电动机受到永磁材料工艺的影响和限制。在受到振动、高温和过载电流作用时，永磁材料的导磁性能可能会下降或发生退磁现象，将降低 永磁电动机的性能，严重时还会损坏电动机。而且，永磁无刷电动机在恒功率模式下的控制系统复杂，造价很高。

开关磁阻电动机是一种新型的电动机。具有很多明显特点：结构比其它任何一种电动机都要简单，维护修理更容易；可靠性好，转速可达 15000r/min，效率达到85%-93%；调速范围宽，控制灵活，而且可以在很广的范围内保持高效率。其缺点是转矩波动大、噪声大、需要位置检测 器、结构复杂性较大等，在应用上还受到一定限制，如何从电机设计和控制策略两方面加以改进是现在的研究热点。从四种电动机的性能和发展趋势比较来看，虽然 目前永磁无刷电动机的性能最佳，但开关磁阻电动机最具潜力，一旦攻克其技术瓶颈，以及形成批量生产后迅速降低价格成本，将得到更大发展。

参考资料：

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