新能源汽车驱动电机结构与工作原理！

驱动电机是电动汽车驱动系统的核心部件，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和舒适性。它是把电能转换为机械能的一种设备，它利用励磁线圈，产生旋转磁场形成磁电动力旋转力矩。导线在磁场中受力的作用，使电机输出转矩。

驱动电机、电控系统、动力电池是电动汽车的核心部分，称为“三电”。在电动汽车上，驱动电机替代了传统汽车上的发动机和发电机，传统汽车通常是把化学能转换为机械能驱动车辆行驶，而驱动电机既可以将电能转换为机械能驱动汽车行驶，也可以作为发电机将机械能转换为电能，并存储在动力电池内。

图1  驱动电机动力传输图

1、体积小、功率密度大

由于新能源汽车的整车空间有限，因此要求驱动电机的结构紧凑、尺寸小，这就意味着驱动电机和电机控制器的尺寸将受到很大的限制，必须缩小驱动电机的体积，提高电机的功率密度和转矩密度。因此一般选用高功率密度的永磁同步电机作为驱动电机。

新能源汽车驱动电机的第二个特点就是效率要高、高效区要广、重量要轻。由于当前充电桩尚未广泛普及，续驶里程短一直是新能源汽车的短板，提升续驶里程的方法有：

① 提升驱动电机的效率。

② 驱动电机的高效工况区要足够广，保证汽车在大部分工况下都处于高效状态。

③ 减轻驱动电机重量，间接降低整车功耗，提升续驶里程。

新能源汽车驱动电机还需关注电机自身的安全性和舒适性。

安全性：即电机的可靠性，电机在恶劣环境下可以正常工作。

舒适性：即电机在运行时不会使驾驶人产生体验上的不适感，应关注电机运行时的振动和噪声情况。

驱动电机组件主要由永磁同步电机、旋转变压器、温度传感器、冷却循环水道和壳体等组成。驱动电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换的电磁装置，是驱动电动汽车行驶的动力装置，是动力总成的核心部件，承担着电能转化和充电的双重功能。

北汽 EV160 驱动电机如图3所示。EV160 选用的是永磁同步电机。该电机具有效率高、体积小、重量轻及可靠性高等优点。永磁同步电机是电驱系统的重要执行机构，是电能与机械能转化的部件，依靠内置传感器来提供电机的工作信息，并将这些信息发送给电机控制器。

图3  北汽 EV160 驱动电机

北汽 EV160 永磁同步电机具有电动机和发电机的双重功能。电动机工作原理是电机控制器分别控制 U 相、V 相和 W 相绕组，或者相邻绕组的通电、断电，在相应的绕组或相邻的绕组中产生磁场，永磁转子在磁场的作用下同步旋转，如图4所示。车辆减速时，永磁同步电机起到发电机的作用。交流发电机的工作原理是车辆减速时，驱动轮通过传动装置反拖永磁同步电机转子运转，旋转的永久转子磁场，分别切割 U、V、W 三相定子绕组，产生三相交流电，如图5所示。

图4  永磁同步电机电动机工作原理

图5  永磁同步电机发电机工作原理

2、旋转变压器

图6  旋转变压器

当旋转变压器励磁绕组以一定的交流电压励磁时，输出绕组的电压值与转子转角成正弦、余弦函数关系。

温度传感器用以检测驱动电机的温度，电机控制器用它的信号保护驱动电机，避免过热。北汽 EV160 采用的是 PT1000 温度传感器——铂电阻温度传感器。金属铂（Pt）的电阻会随着温度变化而变化，并且具有良好的重现性和稳定性，利用铂的这种物理特性制成的温度传感器称为铂电阻温度传感器。PT1000 表示在 0℃时，其电阻为 1000Ω。

动力电池的直流电经过高压配电箱，通过电机控制器中的 DC/AC 变换器将直流电逆变成交流电，提供给永磁同步电机，进而永磁同步电机驱动汽车行驶。

为避免驱动电机在工作过程中温度过高，电机冷却循环水管中的冷却液可将多余的热量带走，使其保持在正常的工作温度范围内。