目前,國內外用于電動汽車的驅動電機主要有交流異步感應電機、開關磁阻電機、永磁同步電機。分別介紹如下:
一、交流異步電機
交流異步電機是矢量控制技術的應用,實現了交流電機的變頻控制,解決了交流電機控制難的問題。交流電機結構簡單、效率高、可靠性高、轉矩脈動小、噪聲小、轉速高、體積小、易維護的優勢,同時也讓交流電機具有了類似于直流電機的優良性能。交流電機是目前技術相對較成熟的驅動電機,但交流電機輕載效率低,解決電池向電機大電流供電以提高運行效率,并保持矢量控制下的快速動態響應是需要進一步解決的技術難題。
二、永磁同步電機
永磁電機主要指三相永磁同步電機和無刷直流電機。永磁電機在各類驅動電機中,具有功率密度高、體積小、重量輕、結構簡單、控制靈活等優點。但由于永磁電機轉子為永磁體,無法調節,必須通過調節定子電流、增加定子電流去磁分量來削弱磁場,這就使定子電流增大,銅耗增加。同時,磁性能受溫度、振動等因素的影響,如果工作范圍選擇不當,存在高溫退磁,電機運行有失步現象。過載能力受控制器的限制,電機制造工藝需深入探索、磁鋼價格較高等都是需要從技術上實現突破的關鍵。由于我國占有全世界80%的稀土資源,隨著鉚鐵鈿材料性能的研究提高,以及電機設計、制造技術的不斷完善和制造成本的不斷下降,永磁電機的應用前景會逐步好轉。
為了充分發揮永磁電機的優勢,克服其缺點,目前國內外開展了永磁混合電機的研制,從原理上主要有①永磁和磁阻混合:把永磁嵌入轉子的磁回路中,永磁電機同時產生永磁轉矩和同步磁阻,另一類是把永磁體和開關磁阻結構結合,產生另一種永磁和磁阻混合電機,即雙凸電機。其具有高功率密度、高效率和寬轉速范圍調節等優點。②永磁轉矩和磁滯轉矩組合:其結構是把永磁體嵌入磁滯環內表面的槽中,這種電機啟動轉矩高、運行平穩、噪聲低。另一種是把永磁體置于轉子內,直流勵磁繞組放在定子上,通過控制勵磁電流的大小和方向,很容易調節電機氣隙磁通,以得到滿足電動汽車驅動要求的轉矩/轉速特性。
三、開關磁阻電機
開關磁阻電機由電磁阻電機和開關電路控制器組成的機電一體化的新型調速電機。它由可變磁阻步進電機直接衍生而來。電機工作時,依次使定子線圈中的電流導通或截止,電流變化形成的磁場吸引轉子的凸極而產生轉矩。轉子上沒有繞組、英鋼或滑環,結構簡單,可在較寬轉速和轉拒范用內高效運行,可靠性高,啟動和調速性好,控制簡單,成本低。但該類電機磁極端部嚴重磁飽和以及溝槽的邊緣效應,使其設計和控制都非常困難,且轉矩波動大、噪聲大、需要位置傳感器檢測等,使該類電機的應用受到很大的限制。