摘要：随着全球环境的恶化，资源的不断减少，新能源的应用与发展逐渐受到重视。新能源汽车在未来汽车工业中具有广阔的发展前景。本文作者分析电机在新能源汽车上的应用，提出不同电机在新能源汽车上应用的优缺点，提出其未来发展方向。
关键词：电机；新能源汽车；应用与发展
前言
随着能源问题的日益突出，新能源汽车在汽车行业中具有较广阔的发展前景。新型能源在汽车上一般是将电机替代发动机应用，将电能转化为机械能，因此，电机的应用是新能源汽车的重中之重，下面我们对电机在新能源汽车应用的相关情况进行详细介绍。
1 电机在新能源汽车上应用的国内外进展
我国新能源汽车在早期的研究中应用的是直流电机，而现阶段随着科技的逐渐发展，大多数的汽车使用的是交流永磁同步电机，例如：东风、奇瑞、长安、一汽等公司生产的混合动力轿车，而大巴车多采用交流电机。还有部分汽车采用的是开关磁阻电机，还有大多数的城市公交车应用的是风冷式开关磁阻电机。其次，国外新能源汽车电机的应用方面，美国多数选择的是交流异步电机驱动系统，其应用符合美国公路的特点，其运转速度较快，适合高速道路行驶。目前。美国的插电式混合动力汽车使用较为广泛。与美国不同，日本汽车多采用的是永磁同步电机，例如丰田公司和本田公司的大多数汽车，适合中低速行驶，其混合动力电机在世界上占有优势。欧洲等其他国家多使用交流感应电机[1]。
2 新能源汽车中电机应用要求
电机在新能源汽车上的应用要求有很多，不仅要满足汽车的行驶功能，还需具备汽车应用时的舒适性、环境适用性和耐用性等，因此，新能源汽车电机的功能和性能要求会更加严格。首先，电机的调速范围宽。电机的调速范围需要包括恒转矩区和恒功率区，确保汽车启动迅速，满足汽车加速、负荷爬坡时的动力需求。汽车在高速运行时，输出恒定功率，需要大的调速范围来满足超车等行驶需求。其次，效率及功率密度高，确保汽车在一定的转速和转矩范围内效率较高，减少功率损失，提高电动机的使用时间和寿命。电机需要较强的抗振能力和安全性，质量要轻，体型小，以达到减少汽车整体质量的目的，提高车身空间利用率，使汽车驾驶和乘坐更加舒适。再次，电机需要较大的瞬时功率，过载能力强，满足汽车在短时间内实现加速和爬坡的要求。最后，电机需具备较强的环境适应性，保证其在极端环境下如高温、潮湿等环境下正常工作，具有较高的制动再生效率。此外，新能源汽车电机应尽量结构简单，成本低，符合大量生产的要求[2]。
3 新能源汽车不同电机应用的优缺点
3.1新能源汽车不同电机应用的优点
不同类型电机具有不同的优点，下面进行具体分析：
3.1.1直流电机。直流电机可分为永磁式和绕组励磁式两种，其功率上有较大区别。主要分析绕组励磁式电机的优点，其结构相对简单，通过良好的电磁转矩控制特性，满足汽车对动力的要求，能够实现汽车的启动、制动等快速频繁操作下完成。汽车调速范围宽，平滑、精确，具有较强的抗过载力。
3.1.2交流异步电机。其优点是结构小，耐用性强，运行安全方便，维护简单，体积小，重量轻，成本低，具有较好的环境适应性，且运行噪声小。
3.1.3永磁无刷电机。功率因数和密度较大，运行效率高，结构简单，维护方便，耐用性好，安全性高，具有较好的调速功能，准确性高，具有良好的瞬时特性，驱动性好，可灵活控制。
3.1.4开关磁阻电机。结构简单、工艺学好、高速运行状态下可靠性高，各部分独立工作，功率损耗低、运行效率高、调速范围大，再生制动能力较强[3]。
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3.2新能源汽车不同电机应用的缺点
新能源汽车不同类型电机的优点与缺点并存，其缺点如下：
3.2.1直流电机。高速和高负荷的状态下，转向器表明容易产生电火花，且维修困难，不适合高速度运行，而且会导致电磁干扰。直流电机在多尘、潮湿环境下运行不稳定，且该电机成本较高，体积大，较笨重。
3.2.2交流异步电机。其缺点是功率因素较低，其磁场需要在运行时通过将电网中的无功电流建立起来，控制程序相对复杂，转子散热系统不好，调速性能和范围不佳。
3.2.3永磁无刷电机。其成本较高，在恒功率模式下的操作程序复杂，控制系统造价大。其调速范围和功率范围较窄，弱磁能力差，容易受到电磁材料质量的影响，不具备较强的抗腐蚀能力，因此在潮湿环境下易受到影响。
3.2.4开关磁阻电机。磁场的跳跃性大，产生的振动和运行噪音较大，对直流电源易造成脉冲电流。
4 电机在新能源汽车上应用的展望
随着科技的不断进步发展，新能源汽车驱动技术也在发生这日新月异的变化。新能源汽车驱动电机向着质量轻、体积小、效率高、转矩特性强、耐用性好、使用寿命长、安全性好、可靠性高、运行噪音低、经济成本低的方向发展。从目前发展趋势来看，交流电机的应用和特性方面比直流电机更具发展优势和前景，下面对几项具有发展空间的驱动电机类型进行分析。
4.1混合磁力电机和双定子永磁电机
混合励磁电机在未来应用中，需要在不改变电机高效率特点的基础上改变电机的拓扑结构，加强对电机磁场的调控，完善电机的调速范围和调速性能，使其适应高速运行的状态。双定子永磁电机可保持当前的体积和质量不变，增加定子的数量，增加气隙数量，使其由一层变成多层，形成一种新型的永磁无刷电机。随着转矩的增加，转子上的电磁转矩也会随之增加，进而增加电机的转矩和功率的密度。这种电机的机械集成度高，响应迅速，动态性能强，驱动灵敏性强，对结构材料的利用率高。
4.2记忆电机和非晶电机
记忆电机又被成为磁通可控永磁电机，和普通的永磁电机相比，这种电机的材料具有特殊性，其磁化程度能够通过电动势的变化而变化，其充磁和去磁的速率影响电动势的变化，而且具有记忆功能，其调速范围也较宽，可避免不必要的励磁损失，具有简单高效的特点。非晶电机的材料是非晶合金，通过将传统的铁心材料硅钢片进行替换，具有高效、环保、节约能源的优点。高频率运行下其损耗较低，与普通电机相比，其体积和质量较小，提高了资源的利用率。非晶电机的应用能够节约电池，是具有广阔发展前进的高效电机。
4.3磁性齿轮永磁无刷复合电机
磁性齿轮永磁无刷复合电机将无刷直流驱动电机与共轴磁性齿轮相结合，形成的一种复合电机。共轴磁性齿轮具有性能优良，能够在不接触的条件下利用调磁谐波原理实现变速传递的装置。该电机通过共轴磁性齿轮将电机的电子安装在转子内的空余部位，将汽车轮胎直接安装在齿轮外转子上，将电机、齿轮、轮胎安装一体化，科学配置空间，提高利用率。
5 结语
综上所述，新能源汽车是汽车行业未来发展的必然趋势，驱动电机作为新能源汽车的核心，其质量和性能非常重要，新能源汽车电机要求具有良好的适用性、稳定性、安全性，保证高效性和可靠性的前提下，具有较好的舒适性和经济性。不同类型的驱动电机具有不同的特性，纵观国内外新能源汽车电机的使用和发展，交流电机具有更广阔的发展空间。
参考文献
[1]孙凤英，金世勇.影响汽车运行燃料消耗的多元分析[J].森林工程，2015. 25 (4):59-62.
[2]（日）电气学会电动汽车驱动系统调查专门委员会.电动汽车最新技术[M].北京:机械工业出版社，2016.
[3]程飞，过学迅.电动汽车用电机及其控制技术研究C17.防爆电机，2016. 41 (5):14-19.
论文作者:李虎
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/3
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