新能源汽车概论 教案 2.1-2 二、驱动电机系统.doc

科目

新能源汽车概论

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4课时

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教学方法

讲授法

章节

名称

2.1纯电动汽车二、驱动电机系统

教学

目标

能够描述驱动电机系统的组成及作用。

能够阐述新能源汽车常见驱动电机的优缺点。

能够阐述新能源汽车常见驱动电机的工作原理。

教学重点

和难点

重点

驱动电机系统的组成及作用

难点

新能源汽车常见驱动电机的工作原理

教学流程

教学过程

备注

新课引入

纯电动汽车与传统燃油汽车相比，取消了发动机，但是新增加了驱动电机。驱动电机的结构和工作原理与发动机相比，具有较大的不同，那么，你对驱动电机了解吗？

教学内容

教学内容

教学内容

二、驱动电机系统

驱动电机系统是指驱动电机、电机控制器及它们正常工作所必须的辅助装置。其主要作用是通过有效的控制策略将动力电池提供的直流电转化为驱动电机工作所需要是交流电，同时实现驱动电机的正转和反转控制。并且能够在制动/减速时将电机发出的交流电转化为直流电，实现制动能量的回收。

1.驱动电机

驱动电机相当于传统燃油汽车的发动机，实现将电能转化成机械能的作用，从而用来驱动车轮转动。驱动电机在电动汽车中数量可能一个也可能是多个。

（1）纯电动汽车对驱动电机的要求

驱动电机作为纯电动汽车的动力源，其性能的好坏直接影响整车的实际运行效能。由于纯电动汽车在结构上与传统燃油汽车存在一定差异，取消了传统燃油汽车中的发动机，因此在纯电动汽车上的空间布置也发生了改变。为了更好的满足汽车行驶的需要，同时提高安全性和舒适性，对纯电动汽车的驱动电机有如下要求。

1）功率密度大、体积小。

2）效率高、高效区广、质量轻。

3）安全性与舒适度全性和舒适度提出了较高要求

（2）驱动电机的类型

驱动电机的种类有很多，但是随着新能源汽车对驱动电机性能的要求越来越高，很多电动机已经不能满足需求。目前常见的驱动电机主要有三相交流异步电机、永磁同步电机、开关磁阻电机这三类，其中以前两种电机居多。其优缺点对比如下。

各类型驱动电机优缺点

（3）驱动电机的结构与原理

1）三相交流异步电机结构与原理。三相交流异步电机将电能转化成机械能，输出给驱动车轮。其主要由定子、转子、端盖、转轴、风扇等部件组成，定、转子之间有一个很小的空气间隙。

①定子。定子是固定部分，主要由定子绕组、铁芯和机座三部分组成。定子绕组是由漆包线绕制而成，嵌入到定子铁芯槽中，接受电机控制器输送过来的三相交流电，产生旋转磁场。

②转子。转子是旋转部分，主要用来输出转矩。主要由转子绕组、铁芯和转轴三部分组成。转子绕组大部分是浇铸铝笼型，转子绕组构成电动机电路的另一部分，用来产生电磁转矩。

③工作原理。在三相异步电动机中，三相定子绕组接通电源后产生旋转磁场，该旋转磁场相对切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到磁场力的作用而使转子旋转。其中只要将三相交流电中的任意两相交换接线位置，则旋转磁场就可实现逆时针方向转动。

永磁同步电机结构及原理

永磁同步电机主要是由定子、转子、端盖等各部件组成。根据转子上安放永磁体的位置的不同，永磁同步电机通常会被分为三大类：内嵌式（IPM）、面贴式（SPM）以及插入式三类，

①定子。定子与普通电动机基本相同，由电枢铁芯和电枢绕组构成，主要用来产生旋转磁场。电枢铁芯一般采用0.5mm硅钢冲片叠压而成。

②转子。转子主要由永磁体、转子铁芯和转轴等构成。其中永磁体主要采用铁氧体永磁和钕铁硼永磁材料；转子铁芯可根据磁极结构的不同，选用实心钢，或采用钢板或硅钢片冲制后叠压而成。

③工作原理。永磁同步电机的转子为永磁磁体，能够产生固定方向的磁场，转子磁体的N极、S极随着定子绕组的旋转磁场磁极的移动而旋转。因此，电机工作时转子的转速一定等于定子旋转磁场的转速，所以电机也叫永磁同步电机。

开关磁阻电机结构及原理。

开关磁阻电机由转子、定子、机壳、定位部件和速度传感器等组成。其中定子和转子都是凸极结构，即双凸极结构，转子、定子极数不相等，转子和定子铁芯由导磁良好的硅钢片压制而成，转子铁芯无绕组，定子凸极上有集中绕组。

①定子。定子由铁心和绕组组成。定子铁芯由导磁良好的硅钢片冲制后叠成，在定子齿极上绕有线圈（定子绕组），用来向电机提供工作磁场。定子上空间相对的两个极上的线圈串联或并联构成一相绕组。

②转子。转子一般采用圆盘形磁阻材料制成，其材料一般选择磁阻率高的材料。转子的铁芯结构分为单层和双层铁芯结构。转子和定子之间有很小的缝隙，转子可以在定子中自由的转动。

③工作原理。磁阻电动机是利用磁阻最小原理，也就是磁通总是沿磁阻最小的路径闭合。当定、转子齿中心线不重合、磁导不为最大时，磁场就会产生磁拉力，形成磁阻转矩，使转子转到磁导最大的位置。当向定子各相绕组中依