电动汽车常用的电机类型有以下几种:
直流电机
- 有刷直流电机:早期电动汽车多采用有刷直流电机,其起动加速转矩巨大,电磁转矩控制特性良好,调速方便,控制装置简单,成本也较低。但它有机械换向器,在高速大负荷下运行时,换向器表面会有火花出现,电机转速不宜过高,且维护成本较高,目前已逐渐被淘汰。
- 无刷直流电机:由永磁体转子、多极绕组定子、位置传感器等组成,采用半导体开关器件实现电子换向,可靠性高、无换向火花、机械噪声低、起动转矩大、效率高达95%-98%。不过其控制器相对复杂,成本也比有刷直流电机高一些,恒功率范围有限、扭矩随速度增大而减小,适用于最大功率60千瓦的小型汽车。
交流电机
- 交流感应电机(异步电机):结构简单,价格低、维护简单、体积小,定子用于产生磁场,由定子铁芯、定子绕组、铁芯外侧的外壳、支撑转子轴的轴承组成。但控制比较复杂,通过各种控制方法可以在电机起动时获得满足牵引所需的最大扭矩,设计效率可达92%-95%,是对成本控制较为严格车型的首选,广泛应用于交流驱动的电动汽车。
- 永磁同步电机:转子上有永磁体,具有高效率、高力矩惯量比、高能量密度的特点,尤其是其低速大扭矩的优点能满足车辆在复杂多变的道路下行驶,制动能量回收率也较高。但成本相对较高,且对温度敏感,容易出现磁极失控和永磁体脱落的风险,需要复杂的控制系统来调节转速和转矩,多用于混动和电动汽车。
- 开关磁阻电机:结构简单坚固,转子是一块无绕组或永磁体的叠压钢片,减少了转子惯性,有助于提高加速度,能提供高功率密度,效率高,转矩大,噪音低,制动能量回收率高,不受温度影响,不需要复杂的控制系统。但存在转矩波动大、需要位置检测器、有非线性特性等问题,应用受到限制,目前还处于研发和小规模应用阶段。
- 同步磁阻电机:无励磁绕组或永磁体,转矩由转子的交、直轴磁阻差异引起,无转子损耗,能提供比同样大小的感应电机更高的永久转矩,基于磁场的控制算法简单,转子成本低,因结构简单坚固而在电动和混动汽车中日益流行。
- 轴向磁通无铁心永磁电机:外转子无槽,无需铁心,也无定子铁心,重量轻,气隙磁场的径向分量提供了更高的功率密度,转子可装在车轮侧,定子绕组放在轴上,无槽设计令其铜损少,效率高,可用空间多,属于当前较先进的电动汽车用电机,但应用范围相对较窄。