图6.9 直流无刷电动机结构
第二节直流电动机
4、无刷直流电动机BLDCM（brushless DC motor）
2. ）直流无刷电动机工作原理 无刷直流电机 的工作原理比较复杂，其工作原理如图6.10所示， 主要是通过转子位置传感器输出信号控制电子换 相线路去驱动逆变器的功率开关器件，使电枢绕 组依次通电，从而在定子上产生跳跃式旋转磁场， 拖动电动机转子旋转。随着电动机转子转动，转 子位置传感器又不懂送出位置信号，以不断改变 电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中 电流方向保持不变，这样电动机就能旋转起来了。
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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。
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
表6.1几种典型电动机的性能特性
直流电动机
异步电动机
永磁同步电动机
4000~6000
12000~20000
4000~10000
低
中
高
重
中ห้องสมุดไป่ตู้
轻
大
中
小
一般
好
具安有全高有可保控障性、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
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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1．高电压 2．高转速 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
低、无换向火花和无线电干扰等特点。无刷电动机转子上即无铜损又无鉄耗，其效率比同容量
异步电动机提高10%~12%.
1.) 直流无刷电动机组成与功用 无刷直流电动机由电动机本体、转子位置传感器和电子换 向电路三个基本部分组成。其定子绕组多做成三相对称星 形接法，同三相异步电动机十分相似，转子上粘有已充磁 的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有 位置传感器。电动机结构组成如图6.9所示。驱动器由功率 电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启 动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动； 接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功 率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信 号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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三相异步电动机的结构如图6.12所示，主要由定子、
转子、机座、支架、外壳、风扇罩和冷却风扇等组成。感
应式电动机转子与定子之间没有任何电气上的联系，能量
的传递全靠电磁感应作用。转子和定子间有个非常小的空
气气隙将转子与定子隔开，根据电动机容量的大小不同，
气隙一般在0.4~4mm的范围内。气隙过小，使电动机装
配困难，高次谐波磁场增强，附加损耗增加，启动性能变
差以及运行不可靠。气隙过大，则电动机运行时的功率因
数降低。
鼠笼式电动机转子由硅钢片和鼠笼型绕组构成，如
图6.16所示。转子绕组分为铜排和铜条构成的笼型结构
（图6.16(b)）或由铸铝形成的笼式结构（图6.16(c)）。
铜质鼠笼转子的特点是叠压硅钢片铁芯（图6.16（a））
(
(b)
(c)
图6.18三相交流电波形与在定子绕线形成测旋转磁场
图6.19笼型异步电动机转子绕组电流方向
三相异步感应电动机的转矩与转速的控制 第六章 新能源汽车电机驱动系统
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电动车中应用鼠笼式转子感应电动机，三 相异步感应电动机不能用直流电直接驱动，需 要使用逆变器将直流电变换为频率和幅值可调 节的交流电，来实现对异步感应电动机的控制。 交流异步电动机控制系统与驱动电路结构如图 6.20所示。由于不能直接使用直流电源驱动电 动机，需要使用功率半导体器件构成的逆变器， 将直流电转换为频率和幅值都可以调节的三相 交流电，通过微机控制器实现对三相异步电动 机的转速和转矩的控制。
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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第二节直流电动机
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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3、直流电动机的励磁
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。
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。 他励电动机的励磁线圈与转子电枢的电压分开，他励直流电动机能够分别控制励磁电流和电枢电流，实现对他励 直流电动机的控制。他励直流电动机具有线性特性和稳定输出的特性，可以扩大其调速范围，能够实现在减速和 制动是的再生制动，回收一部分能量。
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4、无刷直流电动机BLDCM（brushless DC motor）
BLDCM是随电子技术的发展而出现的一种新型电动机。它以电子换向装置代替了直流电动
机的电刷和换向器，其特性与普通直流电动机相类似，但是在性能上保持了普通直流电动机的
优点而克服了其缺点。它具有调速范围宽，启动迅速、寿命长、维护方便、 可靠性高，噪声较
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 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。
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。
两端各用一个铜环，两个铜环由若干铜条穿过铁芯槽连接
而成。铝铸转子的的特点是转子导条和端环机风扇叶片用
铝一次浇铸而成，多用于100kWY以下的异步电动机。
(a)
图6.12 三相感应式电动机结构
(b)
（c）
图6.16鼠笼式转子的组成
三、三相异步电动机工作原理
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1.绕组旋转磁场的产生 假定三相异步电动机定子绕组的连接 方法如图6.17所示的星形连接，单个绕组的始端分别为ABC；末 端分别为XYZ。三相对称绕组分别为AX、BY、CZ并接在三相正 弦交流电源上，通入三相交变电流。
优良
差
好
好
低
高
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
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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 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。
）(b) (c) 图6.2新能源汽车电动机的位置示意图
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。
第六章 新能源汽车电机驱动系统
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第一节 概述 第二节 直流电动机 第四节 永第磁三同节步三电相动机异步感应电动机 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
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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 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。
同步电动机
如果电动机转子的转速与定子旋转磁场 转速相等，转子与定子旋转磁场在空间同步 地旋转，这种电动机别称为同步电动机。
异步电动机
如果电动机转子转速不等于定子旋转磁 场转速，则转子与定子旋转磁场在空间旋转 时不同步，则称其位异步电动机。。
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二、三相异步感应电动机结构
一般规定，电流为正值时从绕组的始端流入（A、B、C端）， 从绕组的末端流出（X、Y、Z）；为负值时相反。据此规则，可 得到三相电流产生的磁场随时间变化的关系。
2．异步电动机旋转磁场的转向 异步电动机的旋转方向与通入绕组的三相交流电相序有关。 任意对调两根三相电源街道定子绕组上的导线，就可以改变异步 电动机的旋转方向。 3.异步电动机的工作原理 由于旋转磁场不断切割转子中的闭合导体，产生感应电动势 和感应电流，再由转子中的感应电流和旋转磁场的相互作用产生 电磁转矩，使得转子随着旋转磁场的方向同向运转。 在异步电动机中，为保持旋转磁场始终切割转子导体产生感 应电流，转子转速小于旋转磁场的速度。
一、电动机的类型
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电动机是把电能转换成机械能的装置。它被广泛应用于机械、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
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