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时间：2020-01-12 23:53
早期开发的电动汽车多采用直流電机其控制装置简单，成本低电动汽车最常采用的是他励直流电机和串励直流电机。但由于直流电机存在换向器和电刷它们之间有機械磨损，需要定期维护换向器和电刷之间的机械损耗、接触损耗以及电损耗使得直流电机的效率较低。直流电机在现代高性能电动汽車上的应用正在较少但仍有一些电动汽车在应用，例如东京大学UOT电动汽车，马自达公司BANGO电动汽车意大利菲亚特公司900E/E2电动汽车，我国嘚陆骏电动汽车
永磁无刷电机可分为两类：一类是具有正弦波电流的永磁同步电机，另一类是具有矩形脉冲波电流的无刷直流电机两種电机，转子都是永久磁体电机转子不需要电刷和励磁绕组，通过定子绕组换相产生旋转转矩
永磁无刷电机可靠性高，输出功率大與相同转速的其他电机相比具有体积小，质量轻便于维修，高效率高功率因数等特点。
由于转子没有励磁绕组无铜耗，磁通小在低负荷时铁耗很小，因此永磁无刷电机具有高的“功率/质量”比，可以高速运转同时由于没有转子的磨损且定子绕组是主要的发热源，易于冷却转子电磁时间常数小，电机动态特性好极限转速和制动性能都由于其他类型电机。但永磁无刷电机的功率范围较小一般朂大功率为几十千瓦，同事在高温、振动和过高电流作用下会发生磁性衰退现象，降低永磁无刷电机的性能
内嵌永磁体无刷直流电机昰一种新型的无刷电机，这种电机在转子铁芯上开有与极数相同的燕尾槽将永磁体嵌入其内，永磁体与相邻的铁芯凸极构成一个磁极這种电机同时具备无刷直流电机和串励直流电机的特性。通过调节超前导通角可以实现恒功率运行，通过优化控制超前角还可以优化电機的效率从而得到较宽的恒功率运行区以及较高的效率。
丰田汽车公司的Prius本田汽车公司的CIVIC，Nissan的Altra我国一汽集团、东风汽车的混合动力轎车、同济大学燃料电池轿车，比亚迪E6等采用的都是永磁同步电机除Tesla 外，目前市场上主流的电动汽车与混动汽车大多采用了稀土永磁同步电机稀土永磁同步电机代表了汽车厂商的主流选择。
20世纪80年代研究者就开始设计用于电动汽车驱动的开关磁阻电机。与传统的交流電机不同开关磁阻电机为双凸极结构，并且只在定子上安装有集中励磁绕组转子上既没有永久磁铁，也没有绕组开关磁阻电机结构簡单坚固，可靠性高质量轻，便于维修成本低，同时效率可达到85%～93%转速可达到15000r/min以上。但存在噪声和转矩波动问题在电动汽车上的應用受到限制。
电机主要组成及材料电机主要由定子（固定部分）、转子（旋转部分）构成定子和转子的主要材料为铁心（通常为硅钢）和绕组组成，在电动汽车中广泛应用的永磁无刷电机由永磁体充当转子而直流电机还含有电刷和换向器部件。另外还包括电动机附件：端盖、风扇、罩壳、机座和接线盒
2. 电机主要组成及材料
铁芯材料无取向硅钢片是驱动电机的关键材料，其性能影响了驱动电机的驱动特性和服役表现硅钢一般含0.5～4.5%的硅，严格控制碳、氮（质量分数均小于50×10-6）有时还需加入高Al含量来保证其优异的磁性能特别是低的铁損。
电动汽车驱动电机对采用的电工钢片有以下要求
（1）为提供高扭矩用于启动电工钢必须有高的磁感；
（2）为提高能源转换效率，电笁钢在中低磁场下有高磁感和高频下的低铁损；
（3）高转速下要求使用高强度电工钢具有高强度，特别对于永磁驱动电机磁极镶嵌于轉子中，保证转子的强度至关重要；
（4）缩小转子和定子之间的间隙可以有效提高磁通密度要求电工钢薄片具有良好的冲片性
（5）高的疲劳寿命。电动汽车所用的电工钢片既是要求磁性能的功能材料，也是要求强度和疲劳性能的结构材料
驱动电机要求的电工钢片要较傳统无趋向电工钢强度高200MPa。由于电工钢的超低碳含量以及冷轧后需进行再结晶退火一般情况下无法通过相变和位错强化机制进行强化。為了防止磁滞时效也无法进行间隙原子固溶强化。因此只能通过代位原子固溶强化和析出强化
由于日本在新能源汽车方面处于全球领先位置，与其驱动电机配套的无取向硅钢片已经可以工业化生产且生产技术趋于成熟。而这一关键材料在我国尚不能够工业化生产依嘫主要依靠进口。目前武钢正在进行高强度无取向电工钢的工业试验钢铁研究总院已开始在实验室通过模拟薄板坯连铸连轧技术试制高強度无取向电工钢。
高的矫顽力才能保证电机输出所需的磁动势使电机工作点靠近最大磁能积，充分利用磁钢的能力；高的剩余磁化强喥能确保电机有较高的转速，大的输出扭矩和大功率；高的内禀矫顽力可保证电机较强的过载、退磁及抗老化、抗低温能力；高的磁能积，磁能积越高表示永磁体在电机中实际运行的工作系数越好。汽车行业对于钕铁硼等永磁材料的需求量将不断增长永磁材料用于汽车电机具有广阔的发展前景，汽车电机需要永磁材料每辆将超3kg
2.2.1 铁氧体永磁材料
非金属永磁材料，电机中常用的有1962年发现的钡铁氧体（BaO6· Fe2O3）1965年发现的锶铁氧体（SrO·Fe2O3）二者磁性能接近。锶铁氧体的Hc值略高于钡铁氧体更适合在电机中应用。主要优点包括矫顽力高（Hc范围128~320 160kA/m）、价格便宜、不含稀土元素及贵金属成分、比重相对较小（4.6~5.1g/cm3）、退磁曲线（或曲线中很大一部分）接近直线回复线基本与退磁曲线的直線部分重合，不需要进行工作性能稳定处理其缺点是剩磁感应不大（0.2~0.44T）、磁能积（BH）最大仅为6.4~40kj/m3；环境温度对磁性能的影响较大、剩磁温喥系数αBr为-0.18~-0.20%/K-1，αHjc的温度系数为0.4~0.6%/K-1易碎。需要特别注意的是αHjc为正值其矫顽力随温度的升高而增大，随温度的降低而减小所以必须进行朂低环境温度下的最大去磁工作点的校核计算，以防止在低温时产生不可逆退磁该材料一般适合设计成扁平状。铁氧体原料为FeO3和金属盐類（碳酸盐、硫酸盐等）及添加剂（高岭土Ca2O3）等经处理，再混合、预压、预热、粉碎成一定粒度在0.7T以上磁场中取向，然后在℃下烧结1~2尛时成型
铝镍钴合金是由铝镍铁合金发展来的，目前我国能制造的铝镍钴合金的型号主要由LNG34LNG52，LNGJ32LNGJ56等。由于铝镍钴的主要特点是高Br、低Hc嘚永磁材料其相对磁导率在3以上，所以在具体应用时其磁极须做成长柱体或长棒体，以尽量减少退磁场作用铝镍钴磁体本省矫顽力低，所以在使用过程中应严格禁止任何铁器接触铝镍钴永磁材料以避免造成永磁体局部退磁而使磁路中磁通分布发生畸变。
铝镍钴磁体嘚优点是温度系数小而且因温度变化而发生的永磁特性的退化也较小，但该材料硬而脆加工困难。
铝镍钴永磁体用在电机中必须装配好以后充磁。此类电机定子转子拆开后重装还必须再充磁，否则力矩和功率会大大降低其原因是矫顽力低，拆开时永磁体严重退磁
钐钴稀土永磁是20世纪60年代出现的一种新型金属磁性材料。钐钴具有优良的磁性能其剩磁可以达到0.85～1.14T，矫顽力可以达到480～800kA/m最大磁能积達到120～210KJ/m3。钐钴的退磁曲线基本为一条直线回复线与退磁曲线重合，抗去磁能力很强；温度系数较低居里温度高，磁稳定性优良使用溫度高。钐钴永磁材料非常适合用于制造高性能的永磁电机但由于含有较多的战略性金属钴和非常稀少的金属钐，因此原料非常昂贵呮在要求电机具有高性能和高可靠性的特殊场合才考虑使用。
钕铁硼于1983年研制成功磁能积最大可达400kJ/m3是铁氧体的12倍，是铝镍钴的8倍是钐鈷的2倍，剩磁和矫顽力很高钕在稀土中含量是钐的十几倍，资源丰富铁、硼价格便宜，不含战略物资钴因此钕铁硼永磁材料的价格仳稀土钴永磁材料便宜很多。
钕铁硼永磁材料的缺点是居里温度较低（310-410℃）；温度系数较高αBr可达-0.13%/K-1，αHjc可达-0.6～-0.7%/K-1因而在高温下使用时磁損失较大。由于含有大量的铁和钕所以容易锈蚀。使用普通的钕铁硼永磁材料必须要校核永磁材料的最大去磁工作点，以增强其可靠性
钕铁硼由于磁能积高，可以提高气隙磁通密度减少电机线圈匝数，使电机的上升时间加快伺服性能好。钕铁硼容易氧化应提高密度以减少残留气隙来提高抗腐蚀能力，同时在表面涂敷保护层
由于我国拥有世界80%以上蕴藏量的钕矿资源，因此在价格上具有得天独厚嘚优势高性能钕铁硼永磁材料性价比大幅提升，使质优、价廉的钕铁硼永磁直流电动机在产业化生产中得到了广泛的应用同时也促进詠磁无刷直流电动机的性能与结构迅速发展。
2.3 电刷和换向器材料
直流电机是在交流电机的基础上通过换向器和电刷对电枢绕组电流的换姠来实现的。因此电刷是直流电机的重要组成部分是直流电机用于导入导出电流的重要的滑动接触件，起到了过渡和中转的作用
在直鋶电机中石墨类电刷使用较为普遍，石墨类电刷主要有三种即石墨电刷、电化石墨电刷、金属石墨电刷。石墨电刷电阻高电阻率在80Ωmm2/m鉯上，但硬度较低常用于换向并不困难的中小型电机。电化石墨电刷电阻率居中常适用于换向高速换向困难的电机。金属石墨电阻率較小耐磨性较差，常用于速度不太高的低压大电流电机换向器的材料是铜合金，如镉铜、银铜等
目前，电动车什么电机最好主要采鼡无刷电机无刷电机与有刷直流电动机相比具有以下二方面的优势。
（1）寿命长、免维护、可靠性高在有刷直流电动机中，由于电机轉速较高电刷和换向器磨损较快，一般工作1000小时左右就需更换电刷另外其减速齿轮箱的技术难度较大，特别是传动齿轮的润滑问题昰目前有刷方案中比较大的难题。所以有刷电机就存在噪声大、效率低、易产生故障等问题因此无刷电机的优势明显。
（2）效率高、节能因无刷直流电动机没有机械换向的磨擦损耗及齿轮箱的消耗，以及调速电路损耗效率通常可高于85%，但考虑到实际设计中的最高性价仳为减少材料消耗，一般设计为76%而有刷直流电动机的效率由于齿轮箱和超越离合器的消耗，通常在70%左右
汽车电机在工作过程中放出夶量的热，传热系数是对电机外壳最重要的一个要求电机在制作过程中，涉及部件之间的焊接焊接接头质量对电机外壳的质量影响很夶。另外由于电机外壳材料经常处在风吹雨淋、反复热循环和周期振动等工作条件下同时电机外壳收到流动冷却液一定的腐蚀，因此还偠求电机外壳材料耐腐蚀性能强并有良好的疲劳性能。
目前使用最多的是铜和铝合金材料制成的自循环水冷却电机外壳
电动汽车电机繞组线主要采用铜漆包线，漆包线由导体和绝缘层两部分组成裸线经退火软化后，再经过多次涂漆烘焙而成。漆包线要具备机械性能化学性能，电性能热性能四大性能。
磁学性能：测试铁损值、磁感应强度依据标准GB/T13789单片电工钢片(带)磁性能测量方法 或GB/T3655电工钢片(带)磁、电和物理性能测量方法。
力学性能：抗拉强度、伸长率依据标准GB/T228 金属材料 拉伸试验。工艺特性：叠装系数弯曲次数。分别依据标准GB/T 19289 GB/T2522囷GB/T235检测
组织结构测试：利用X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射技术（EBSD）测试硅钢取向，利用扫描电镜测试、透射电镜测试和力学性能测试對硅钢固溶强化研究提供实验支持
化学成分测试：采用辉光放电质谱法（GDMS）和碳硫试验仪测试硅钢中C、N等杂质的含量。
磁性能：测试永磁体的退磁曲线和回复线可得到材料的剩磁，矫顽力内禀矫顽力，磁能积回复磁导率等一系列参数。可采用退磁曲线测试仪磁滞囙线测试仪，依GB/T 3217进行测试测试永磁体磁性能温度系数，依据GB/T测试
力学性能：永磁体的拉伸性能、断裂韧性、高周疲劳性能测试。环境實验：永磁体的耐腐蚀试验
化学成分测试：采用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）法测定永磁体中元素的含量，采用GDMS法测试永磁体Φ的杂质含量
组织结构测试：采用XRD和EBSD测试磁体晶体取向。采用SEM和TEM对磁体的主体相、晶界析出相和析出相的微区成分、尺寸、分布等进行汾析测试为磁体改进和开发新磁体提供依据。采用SEM测试对磁体的防护涂层的微区成分、厚度等信息
3.3 电刷和换向器材料测试
电性能：测試导电率，接触电压降电流密度。依据IEC60413测试
力学性能：测试硬度，摩擦系数和耐磨性（50小时磨损）依据IEC60413测试。
3.4 电机壳体材料测试
力學性能：断裂韧性测试、焊接强度测试
环境实验：耐高温试验，耐腐蚀试验
热学性能：导热系数测试。
无损检测：铸造壳体和焊缝的宏观组织缺陷检测
机械性能测试：伸长率测试、回弹角实验、拉伸力测试、弯曲力测试、耐刮性实验。
耐热性能测试：热老化试验、热沖击试验、耐热软化击穿试验
电气试验：直流电阻、击穿电压、漆膜连续性、针孔试验。
耐化学试验：测试耐酸、耐碱、耐盐雾、耐潮濕、耐油、耐溶剂、耐冷媒、耐辐射性能
电动车什么电机最好上的电机功率越大越有力量拉的货就多，载重量就越高
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把转速比成速度,功率就相当于装载量.同样是15km/s的车辆,可能是自行车、也有可能是汽车、或者火车.电动车什么电机最好控制器和电机第一个在功率上有最直接的关系,小控制器不能带大电机,反刚可以.第二因电動车什么电机最好的电机在换相器上的不同而造成了控制器的不动,不过现老式机械换向的基本淘汰现基本是霍尔感 应找向的了.第三在同是霍尔换相的电机上在换缶角度上有一定的不同,因电动车什么电机最好的霍尔换直流电机有三相60度和三相30度之差别,不过现好的控制器都具有洎学习功能了这二种都可在学习后可用了.因电动车什么电机最好是直流电动机它的转速在它的负载范围只和负载大小有关.与功率无关.
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热度：.cn】1.方波控制器：采用霍尔傳感器采集转子位置以此为基准信号控制绕组强制换相而达到让电机转动，因为它的技术成熟也是市场上普遍使用的控制器。缺点是：方波控制器对于整个来说电机换相导致电流突变而导致转矩脉动较大，使车子启动噪音大且不平稳起步扭矩小，效率不高
2.零功耗控制器：把电源锁钥匙关掉，然后按一下车把上的防盗键控制器进入防盗预警状态，强行推动电机时触发控制器里单片机工作，喇叭会发出 报警声并锁死电机
3.无霍尔控制器：因为没有霍尔传感器件，所以采用的是一种反向电压的模糊计算方式而达到换相这種控制器一般用在维修市场，特点是：免去了配对相位的麻烦装上就能使用。缺点是：因没有霍尔传感器件所以起步有死角，效率比方波控制器还低此类型控制器也逐渐被市场所淘汰。
4.智能双模控制器：双模顾名思义就是两种工作模式，普通方波控制+无霍尔控淛在普通状态下，控制器可自动识别电动汽车电机的换相角度霍尔相位和电机输出相位，当在正常行驶时出现霍尔故障或者霍尔器件坏掉时，可以自动检测到并平滑的过渡到无霍尔模式方便用户将车开到维修店，维修好后又能自动切换回有霍尔状态这种控制器挤掉了老的单纯的无霍尔控制器，成为二级维修市场的主要产品有部分整车公司也在使用这种控制器。
5.正弦波控制器：正弦控制器是悝想的控制器模式基于空间矢量变频控制算法，控制器转换效率高能有效减少控制器温升和延长电池续航里程，解决了车子在起步时絀现的抖动和不平稳而且起步扭矩大效率高，但温升较快对控制器本身的器件都是考验，要配合正弦电机才能达到最佳的效果
6.總线控制器：一种新型的控制方式，内部同样是采用方波桥式开关电路整车的仪表和控制器是配合使用，车身前后电路连接中间只有彡根线，一根电源正一根电源负，一根通讯线采用的是电动汽车总线技术。因其线束少了节点少了，故障点也就少了
