电动汽车驱动电机技术及其发展研究

　　【摘要】在人类悠久的历史中，已经在交通能源动力系统方面发生了两次变革，每一次的改变都给人类的生活带来了巨大变化，同时也让各个国家的经济得到了飞速增长。历史的脚步进入21世纪后，中国的汽车业发展很快，现在已经是世界上汽车消费最大国家之一了。但同时又带来环境污染等问题，目前各类机动车尾气排放已成为影响环境的一个主要问题，因此新能源车的出现恰好缓解了汽车污染的排放。新能源汽车的几个重要部件。其中驱动电机取代了传统的汽车使用发动机输出功率。本文着重论述电动汽车的驱动电机技术及其发展，希望为电动汽车的不断进步做出更多贡献。

　　【关键词】电动汽车;驱动电机;发展技术

　　一、论述

　　(一) 电动汽车驱动电机的概述

　　电动车的动力来源于车辆上面搭载的电源，车轮的旋转来自电动机的驱动，并且必须符合各种道路安全和交通法规的要求。电动汽车的发展前景总体上是乐观的，因为它们对环境的影响要小于传统汽车，但目前的技术还不够成熟。电动汽车电机通过传动和工作装置将电源的电能转化为可以使车轮作旋转运动的机械能。

　　(二) 驱动电机的组成

　　传统的驱动电机一般由定子铁心、定子绕组、机座、转子组成。①定子铁心：它的作用是定子绕组放置在电动机磁路上的一部分。其构造是定子铁芯通常是经过冲压和堆叠厚度为0.350.5mm的表面具有绝缘层的硅钢板制成的。定子绕组存放在定子铁芯的内圆上分布均匀的凹槽内。②定子绕组：作用：主要是用于控制电路部分，产生旋转磁场是因为其通入了一个三相交流电它的构造是由三个具有结构相同且对称的绕组组成，并且它们在有限的空间内彼此成120°角布置，还会根据特定的布置規则将这些相同的绕组嵌入每个定子的槽中。③机座：机座的作用主要用于固定前后端盖，支撑转子和固定定子，还有在保护和散热方面起到了重要的作用。机座大多数是用铸铁制作而成，大型的异步电机基座大部分用钢板焊接而成，微型电动机基座是由铝制成的。封闭型的电动机底座有一个散热肋在外部，可以加大电机的散热量，保护电机的机架端盖两端有两个通风孔，可以使电机内外的空气直接对流，方便散热。④转子：三相异步电动机的转子铁心：属于电动机的一个磁路部分，可以把电动机转子上的绕组直接放在一个铁心槽中。转子用到的主要材质和硅钢定子是一样，都是用0.5mm厚的优质硅钢片经过叠压和冲刷后组成，硅钢外圆表面冲出分布均匀紧密的孔，用来安放转子绕组的。一般转子铁心是定子铁心冲落后的硅钢片内圆来制成的。

　　三相异步电动机的转子绕组：转子绕组用于定子磁场的切割，然后产生电流和感应电动势，让电动机旋转是因为形成了电磁转矩的原因。一般分为鼠笼转子和绕线转子两种。①鼠笼转子：所有转子都拥有两个环形端环和若干个插入转子槽中的条。之所以称其为鼠笼转子是因为要是转子铁心被卸下，那整个绕组的结构就会像一个鼠笼。②绕线转子：绕线方式和定子绕组与转子绕组类似，是一种相对称的三相整流环，呈星形连接，有3个主输出线的电刷头连接至3个集成整流环在转轴上，然后通过电刷连接到外部电源。特点是结构相对复杂，所以还是鼠笼电机的使用范围广。但是，经过电刷与集流环用于将额外的电阻元件串联到转子电路中，以提高异步电动机的起动性、调速性和制动性，因此，在有限范围内采用平滑调速的设备，比如起重机、空气压缩机、电梯等。

　　二、电机技术发展难题

　　(一)散热技术

　　目前采用电动机冷却技术主流的包括风冷技术、水冷技术和油冷技术三大类。①风冷的核心技术主要是风流流道设计，在风冷电机壳上下部设置一个类似圆柱状的风罩筒，以有效避免电机冷却片中气流的快速衰减，但同时也大大限制了外部的气流自然冷却气流和散热片之间的紧密接触，降低了电机散热片的效率。因此，多个散热片可以在驱动电机壳体的纵向方向上延伸，相邻散热翅片之间形成纵向延伸的冷却空气流道，确保冷却气流流过整个冷却气流通道，同时散热翅片可以与外部自然气流接触，提高散热效率。②水冷技术主要以水套冷却结构为主，在驱动机壳上有可通过冷却剂的通道，壳体上有包裹定子的固体电机，其中，水冷流道是水冷结构研究的核心技术，具体流道结构数量和流道角度的差异对水冷技术的冷却性能影响更大。注意一下的是，在水冷的情况下，可以辅助填充导热树脂驱动电机的冷却，定子部分填充了热传递效率很好的树脂，外侧以水冷技术的冷却通道结合，树脂可以减小内部的热阻率，进一步增加了水冷技术的散热效率。

　　水冷和风冷的结合也是一个趋势，通过传感器对水冷系统的温度进行实时监测，当冷却液温度高时，液压驱动散热风扇旋转以从水冷却系统中除去更多的热量。③油冷技术的主要作用是带走驱动电机内线圈的热量。传统空冷和外水套冷却系统不能直接与驱动电机内的线圈结构相连，冷却效率较差。利用油具有不导磁、不导电、非易燃性、导热好的优点，可以直接通过油对驱动电机内部的绕组进行直接冷却。油冷技术根据领域分为定子和转转两大类，其中以油冷为主的转子和转转轴技术是目前使用的常用方法。而具有内腔及外腔的空心轴套，冷却油经由转子轴内腔冷却通道，流入底部后改变输出口进入外腔，并在内腔直接接触转子，油流过外腔后将其带走热量。

　　目前使用的定子冷却技术主要有浸油、绕组喷淋两类。油浸冷却规范完全浸入油中，冷却效率高，但密封设计复杂;绕组定子喷淋冷却技术是一种指将一台油轮机引进一个喷油定子环，向带有定子环的绕组整体表面注入喷油进行冷却，但有时存在不能完全喷淋覆盖整个定子、导致喷油冷却不平均的技术问题。而在电机定子芯的上下两侧分别设置电机喷油喷水口，在电机定子芯的下侧分别设置电机排气喷油口，通过电机盖子连接组成完全封闭的驱动冷却电机油流道，使电机定子与驱动冷却电机油流动部分互相接触，并通过设置电机流量变化控制驱动单元，可随时根据驱动电机流体旋转时的状态自动改变电机流体流动线圈以及填充于电机冷却油各通道间隙中的流体浸没压力程度。

　　目前，驱动电机对于大功率传动密度的控制要求越来愈严格，对柴油驱动动力电机机油冷却系统效率的提高要求也日益高，油冷和多种类型冷却系统技术的结合推广应用也已经成为一种产业发展的必然趋势。

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