详解电动汽车电机与西玛工业电机有什么区别？

时间：2019-08-15 19:03

      这个答案由 三相对称电流通过向dq坐标轴上投影得到的Id、Iq与通过park变换得到的Id、Iq有什么区别和联系么？ - w浩森的回答 这个问题延伸而来，其中的电动汽车电机部分我想在这个问题下单独详细作答。因为这两个话题的受众不同。之前那个问题主要针对于初学电机的学生，这个问题可能更多的针对于工业从业者，电机设计师等等。
      首先，先推荐一篇电动汽车方面的经典文献：Electrical Machines and Drives for Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles, by Z. Q. Zhu and David Howe, link: IEEE Xplore Document结合这篇文章，我详细写一下电动汽车电机和普通工业电机的异同。

相同点：
      1. 都是电机看似废话哈，我想说的是，电动汽车电机也是电机的一种罢了，没有什么特别的。分析方法逃不过普通的电磁分析方法，计算工具也都是有限元软件，仿真求解器都是基于Transient Solver，电磁方程逃不过麦克斯韦方程组。没什么大不了的，就是一种负载要求特殊的电机。
      2. 分类和控制都一样电动汽车也分感应电机和永磁电机两大类，控制理论和方法和工业电机没有任何区别。

不同点：
      1. 严格的体积要求和重量要求因为是车载，所以这方面要求突出。普通工业电机对于体积尺寸和重量没有这么严格的要求，因为工业场地巨大，一般以满足工业目标为第一目的。电动汽车不同，尺寸和重量决定了汽车的动力性能和驾驶体验，直接影响产品的质量。所以，电动汽车电机的难点就在于提高功率重量密度和功率体积密度。越小，越轻，功率越大的电机，越好。
      2. 独特的转矩特性启动或低速时要求超高转矩，将汽车速度以最快的方式泵升至期望速度。一般工业电机并没有这么高的启动速度要求。同时，高速时需要提供足够的功率，使得汽车可以高速巡航。
      3. 宽调速范围最高速度可能是电机基速的4倍甚至更高。目前电动汽车最好的方案莫过于省去多档变速箱，只使用固定档的齿轮组。如此，则要求电机的调速范围越宽越好。以特斯拉的Model S 基本款为例，电机最高RPM能达到18000转/分钟，相当可怕。这对于电力电子调速器来说是一个非常大的考验。
      4. 全范围效率要求电动汽车不像电力机车由受电弓供电，电动汽车由电池供电，巡航范围完全取决于电机效率。电机效率每提高1%，巡航里程就可相应增加1%。所以对于电机的效率要求很高。能高一点，就是胜利，每一点能量都要优化。
      5. 其他至于噪音小，稳定性高，散热合理，性价比等等我就不提了，这些是基本要求。

技术细节:
      1. 转矩-转速 效率分布图：

电动汽车电机的效率分布图最好能如下图：

      （图片来源：Electrical Machines and Drives for Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles, by Z. Q. Zhu and David Howe, link: IEEE Xplore Document）电动汽车主要运行在黄色区域，不会经常启动，也不会超高速持续运行，更多的是在中间部分加速减速。所以对于效率范围来说，最好能在黄色区域有较高的效率。相应的，我们希望黄色的区域能够朝着三个方向延伸，从而满足最大能量利用率。

2. 调速曲线：

      （图片来源：Electrical Machines and Drives for Electric, Hybrid, and Fuel Cell Vehicles, by Z. Q. Zhu and David Howe, link: IEEE Xplore Document）和普通电机基本类似，不同的是更为宽广的恒功率区域；极速可达到基速的4倍。

3. 电机漏磁通越小越好！这一点和工业电机大不相同。这一点主要是针对感应电机的。拿一般的和电网直连的工业感应电机为例，转子侧的开槽简直可以被称之为“花式开槽”。有深槽，有双槽，有斜槽。这些设计有些是为了改善启动特性，有的是为了折衷低速和高速的性能，有的是为了降低转矩脉动。可是这些花式开槽都增加了漏磁通。电动汽车电机是由逆变器精确控制的，所以所有的启动特性统统和传统电机不一样。由于控制器可以控制启动时的频率和幅值，所以不会有直连电网电机的那些缺点。这时候就要求漏磁通缺少越好，槽越浅越宽越好！同时，适当的增加气隙宽度，降低高频谐波分量的阻抗。如果条件允许，尽量使用铜鼠笼，不要使用铝鼠笼（电阻大）。这些特点在特斯拉汽车的感应电机上表现的淋漓尽致：

#p#分页标题#e#

4. 永磁电机永磁电机主要应用于混合电动汽车。混动汽车上100%的电机都是永磁电机。完美的市场份额。为什么？因为体积小，质量轻，功率密度高。永磁分为BLAC（无刷交流）和BLDC（无刷直流）两种。两种电机构造基本相同，唯一区别在于控制的电流波形。BLAC是正弦波，BLDC是矩形波。相对来说，BLAC的性能略微好于BLDC，但是优势不太明显。永磁电机以丰田汽车的Prius电机最为著名：

      整机的设计基本上已经到达了现阶段电机设计的极限，堪称工艺品。其微调过后的永磁斜槽：

      以及堪称教科书式的效率分布图：

      都是值得深入学习的典范。

      
核心关键词： 西玛电机 西安西玛电机 高压电机 低压电机 西安电机厂 直流电机 交流电机 变频电机 防爆电机 电机控制柜 电机设计制造 电机配件 电机维修 来源网址： https://www.simo.org.cn/zhengcefagui/3392.html