技术｜四款不同类型的驱动电机对比与介绍

作为电动汽车三大件中的动力系统，电机在电动汽车中的地位无疑是举足轻重的，它的表现还直接决定了电动汽车的性能，所以对于驱动电机的选择就显得尤为重要。目前市面上比较流行的电动汽车电机主要有三类，一是无刷直流电动机，二是交流异步电动机，三是永磁同步电动机等等。根据电动机的驱动原理，下面新能君为大家介绍一下常见的四种驱动电机。

一、曾经的主流：直流电动机

法拉第及其发明的直流电机

凭借着控制装置简单、成本较低等特点，在电动汽车发展早期，直流电动机成为了很多电动车制造厂的首选方案。但同时直流电动机的本身的缺点也非常突出，首先电刷和机械换向器等组成了其自身较为复杂的机械结构，同时还制约了它的过载能力和电机转速。

而且在长时间高速大负荷下运行时，换向器表面还会有火花的情况出现，以上这些因素都会影响到整车性能。随着碳刷的磨损，如果不及时进行保养维护，电动机的可靠性和寿命都会有所降低，目前的电动汽车已经将直流电机基本淘汰。

二、忧喜参半：交流异步电动机

特斯拉及其发明的感应电机

交流异步电机是当今工业中主流电机之一，它也叫感应电机，它同样拥有结构简单，耐用可靠，维修方便等优点。说起感应电机就必须提到其发明者特斯拉，一般其定子铁心上埋有三相交流绕组，转子由铁心和短接的笼型绕组组成，当定子绕组中通以三相交流电时，将产生一合成的空间同步旋转磁场，切割转子绕组，从而在转子笼型绕组中生成电流，该电流又会受到磁场的作用而产生电磁力，驱动转子旋转。因为其定、转子之间没有相互接触的机械部件，所以结构上较为简单，加上免去了磨损部件，运行也更加可靠。与直流电动机相比，交流异步电机的功率更高，质量还轻了二分之一左右。

但在高转情况下电机的转子会出现发热严重等问题，为了保证电机的冷却，异步电机还需要配备冷却系统，这也导致了成本偏高。另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场，故与稀土永磁电机和开关磁阻电机相比，异步电机的效率和功率密度偏低。所以，目前新款的特斯拉Model 3已经改用永磁同步电机作为驱动电机了。

　三、综合性能优异：永磁同步电机

按电动机定子绕组的电流波形的不同，可分无刷直流电机和永磁同步电机两种类型，这两种电机在结构和工作原理上大体相同，转子都是永磁体，减少了励磁所带来的损耗，定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩，所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构，工作时不会产生换向火花，运行安全可靠，维修方便，能量利用率较高。

相比于交流异步电机的控制系统，永磁式电动机的控制系统更加简单。但是由于受限于永磁材料的限制，在高温、震动和过流等极端条件下，转子永磁体会产生退磁现象，所以在相对复杂的工作条件下，永磁式电机容易发生损坏，加上永磁材料高价和稀土资源的紧缺，导致了整个电机及其控制系统成本较高。

四、未来发展的大方向：开关磁阻电机

相比于其它类型的驱动电机， 开关磁阻电机是一种新型电机，其只有在定子侧装有简单的集中绕组，转子上并没有绕组，所以结构相对较为简单。定子和转子均为硅钢片叠压而成的双凸极结构，具有结构简单坚固、可靠性高、质量轻、成本低、效率高、易于维修等优点，很适合作为电动汽车的驱动电机使用。

开关磁阻电机的缺点在于有转矩波动大、需要位置检测器，控制系统复杂，对直流电源会产生很大的脉冲电流等缺点。其次开关磁阻电动机为双凸极结构，不可避免地存在转矩波动，噪声等问题。

总结：中国是世界上稀土永磁材料储量最具丰富的国家，而对于体积相对较小的新能源乘用车来说，目前国内大多数车企还是采用功耗较低、制造成本较高的永磁同步电机为主。而其中具备自主研发电机能力的仅有北汽新能源、比亚迪汽车、蔚来汽车三家，不少企业只能依赖供应商模式。不过随着新能源车爆发式的增长，市场对于新型的具有高性能、安全可靠、低成本的电机产品的需求将不断增长，未来具备电机自研能力的企业将会越来越多，让我们拭目以待一下吧。

新能源驱动电机优劣对比分析

来源 | 传动网

电动车由来已久，从1831年亨利制造出首台直流电机应用于早期电动车上开始，1889年德国AEG公司制造出首台交流三相异步电机。直到二十世纪80年代，微电子控制技术完善使得交流电机得到推广。永磁材料、电力电子技术（电机控制技术）的发展极大促进了相关电机的应用推广，交流三相异步和永磁同步电机为当前大规模应用的主流产品。

而驱动电机作为新能源汽车三大主要零件之一，如果说电池系统是电动汽车的血液，电控系统是电动汽车的大脑，那么电机系统是电动汽车的心脏。 在新能源汽车中使用电动机取代发动机并在电机控制器的控制下，将电能转换为机械能来驱动汽车行驶，是纯电动汽车的唯一驱动装置。

各有所需 适者生存

现阶段电机的分类，主要有直流、交流感应、永磁同步和开关磁阻四种，目前，永磁同步由于其较优的性能，是主流的电机类型 。交流异步电机的价格适中，但性能稍差， 在美国及中国有部分厂商使用。而开关磁阻电机的主要优势在于其较低的价格，但同时也存在着杂音和震动的技术问题 ，如果这些问题能够解决的话，开关磁阻电机将具备很大的市场。现阶段适合新能源汽车的驱动电机主要有永磁同步、交流异步和开关磁阻三大类。因其不同特点， 各有应用场合。

永磁同步电机体积小、质量轻，功率密度大，可靠性高，调速精度高，响应速度快；但最大功率较低，且成本较高。 由于永磁同步电机具有最高的功率密度，其工作效率最高可达 97%，能够为车辆输出最大的动力及加速度，因此主要用在对能量体积比要求最高的新能源乘用车上。

交流异步电机价格低、运行可靠；但其功率密度低、控制复杂、调速范围小是固有限制。 价格优势使得其在新能源客车中使用的较广泛。

开关磁阻电机价格低、电路简单可靠、调速范围宽；但震动、噪声大，控制系统复杂，且对直流电源会产生很大的脉冲电流， 用于大型客车。

驱动电机性能指标对比

新能源汽车驱动电机向着：小型轻量化；高效性；更出色的转矩特性；使用寿命长，可靠性高；噪声低；价格低廉的目标发展。

永磁同步电机成主流趋势

目前，永磁同步电机在我国新能源汽车中的使用占比超过 90%，交流异步电机主要是以特斯拉为首的美国车企和部分欧洲企业使用。 一方面，这与特斯拉最初的技术路径选择有关，交流感应电机价格低廉，而偏大的体积对美式车并无挂碍 ；另一方面，美国高速路网发达，交流电机的高速区间效率性能上佳。

包括中国、日本在内的其他国家新能源汽车电机最广泛使用的仍是永磁同步电机 。适合本国路况是主要因素，永磁同步电机在反复启停、加减速时仍能保持较高效率，对高速路网受限的工况是最佳选择。

此外，我国稀土储量丰富，日本稀土永磁产业有配套基础也是重要因素。日本的丰田、本田、日产等汽车公司基本上都采用永磁同步电机驱动系统，如丰田公司的Prius，本田公司的CIVIC。因为在日本，供应永磁电机使用的稀土磁铁的公司比较多，同时汽车大多以中低速行驶，因此采用加减速时效率较高的永磁同步电动机较为适宜。

日本在发展混合动力汽车方面居世界领先地位，其中以丰田普锐斯最为著名。

综合来看，新能源汽车电机技术要求较高，永磁同步电机最具优势。 驱动电机是新能源汽车的三大核心部件之一，相比传统工业电机，新能源汽车驱动电机有更高的技术要求。从综合性能来看，永磁同步电机最具优势，更能代表新能源汽车驱动电机的发展方向。

由于中国稀土储量极大丰富，而且电机工艺已经接近世界先进水平，因此预计永磁电机将在较长时间内占据中国新能源汽车的电机市场。

电机发展技术趋势

总的来说，永磁同步电机对比感应电机，它们各自都具有明显的优势。不过，目前纯电动车的续航里程势必是一项及其重要的指标，永磁同步电机的高效率能更好地提高续航里程。 而且高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发 以及电力电子元件的进一步发展和改进，使稀土永磁同步电机的发展进一步完善。但就现在的发展趋势看，永磁同步电机似乎前景更好。

随着新能源汽车驱动技术的快速发展，许多新结构或新概念电机已经投入研究。其中新型永磁无刷电机是目前最有前景的电机之一， 包括混合励磁型、轮毂型、双定子型、记忆型以及磁性齿轮复合型等。此外非晶电机也开始走进新能源汽车领域，作为新一代高性能电机，其自身的优越性必将对新能源汽车产业的发展起到巨大的推动作用。

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