永磁同步電動機在純電動汽車上的應用研究

摘要：介紹了純電動汽車對電動機性能的基本要求，結合傳統直流串激電動機的工作特性，說明了永磁同步電動機工作特性的優點，并對永磁同步電動機的節能潛力和經濟效益進行了相關分析，為永磁同步電動機在純電動汽車上的應用提供了一定的依據。

Abstract： This paper introduces the basic requirements for electric motor performance of pure electric vehicles， combines the working characteristics of traditional DC series motors， illustrates the advantages of working characteristics of permanent magnet synchronous motors， and relates the energy saving potential and economic benefits of permanent magnet synchronous motors. The analysis provides a certain basis for the application of permanent magnet synchronous motors in pure electric vehicles.

關鍵詞：純電動汽車;永磁電機;節能;經濟效益

Key words： pure electric vehicles;permanent magnet motor;energy saving;economic benefits

0 ?引言

隨著不可再生能源的日漸枯竭，加之煤炭、石油等能源給環境造成的污染與破壞，能源危機與節能環保問題越來越引起人們的關注。汽車是現代文明的產物，給人們的出行帶來了極大的便利，但汽車尾氣恰恰是霧霾形成的重要因素，對環境造成了很大污染，故開發新能源汽車替代傳統燃油車已成大勢所趨。歐美及日本等發達國家率先投巨資開發純電動汽車，尤其是日本開發的Prius及nsight電動車取得了不錯的成績，一經銷售就得到了廣大消費者的認可。純電動汽車是一種機電一體化設備，集成了電子技術、計算機技術、通信技術、傳感檢測技術等交叉的系統技術。作為純電動汽車的驅動核心，電動機性能好壞直接影響著整車的質量優劣，故對永磁同步電動機性能參數選用基本原則的分析、性能參數整定計算方法的確定，以及永磁同步電動機交流伺服系統的原理分析與應用前景展望顯得尤為重要。

1 ?純電動汽車用電動機性能要求及性能參數選用原則

電動機作為純電動汽車的驅動核心，在整個純電動汽車驅動系統中尤為重要。故要求能夠滿足頻繁啟停、頻繁加減速以及在低速或爬坡階段有較大扭矩的輸出，在高速行駛時有較低的扭矩輸出等，且需具有較大的變速范圍。其主要性能參數包括電動機類型、效率、尺寸及機械特性等。

①高電壓。在不超過允許范圍情況下，采用高電壓輸電，可以減小電流傳輸過程中的損耗，提高效率，更重要的是可以縮小逆變器的尺寸，使電驅動系統布置更加靈活。

②質量輕。電動機應采用鋁合金外殼，以減輕整車的質量，使車可以更加便捷的高速行駛，提高整車變速范圍。

③效率高。電動汽車應具備最大的能量利用率，盡可能的提高續駛里程，并且要具有能量回收再利用功能，回收能量至少占總能量的10～20%。這是燃油車所不具備的。

2 ?永磁同步電動機與直流串激電動機的性能比較

2.1 安全性

直流牽引電機制動過程中依靠的是機械摩擦制動，制動距離長、時間長;而永磁同步電機制動過程依靠的是電氣制動，制動迅速，反應時間短，相同條件下，短距離、短時間內迅速完成制動，安全性更高。

2.2 可靠性

直流牽引電機結構復雜，線圈容易發熱燒損，可靠性低，故障率比較高;永磁同步電機線圈采用稀土材料及硅鋼片等組成，線圈不易發熱燒損，使用故障率要明顯低于直流牽引電機，故可靠性高。

2.3 調速性能

直流牽引電機的轉速易受負載影響，下坡輕載運行時容易發生飛車事故;而永磁同步電機的轉速為無極調速，調速過程均勻平穩，并可限制電機最高轉速，故在下坡輕載運行時也不會發生飛車事故。

通過以上比較可以看出，永磁同步電機較一般傳統異步電機具有更優越的性能參數。

3 ?永磁同步電動機的節能潛力與經濟效益

根據國內外的調查，工業領域的電動機年平均運行時間大約在3000h，而在一些石油、化工、冶金等行業，電動機的年平均運行時間超過6000h，采用一般傳統異步電機會對電能造成很大的消耗，而采用高效的永磁同步電機會對能源的節約帶來顯著的效果。

據統計，國家在2006年和2007年的電動機生產量達到了2.5億kW，中小型電機的年耗電量約占總發電量的50%，再加上一些行業大型電機的耗電量，這個比值約可以達到60%，是電力部門絕對的大客戶，如果電機的平均效率提高一個百分點，每年就可為國家節省1833萬kW的電能，大約可節省1100萬元左右，同時還可減少約663萬kW的碳排量。故采用高效的永磁同步電機作為以后工業等領域的動力源從整個國家政策的導向及市場的需求上看都是一般傳統異步電機無法比擬的。

4 ?結論

本文通過介紹純電動汽車對電動機性能的一般要求及電動機性能參數選用的基本原則，提出了永磁同步電機主要參數整定計算方法，確保了其運行的可靠性和穩定性，通過分析永磁同步電機相比一般傳統異步電機的優勢及節能潛力和經濟效益，永磁同步電機在純電動汽車上有更好的應用前景。

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作者簡介：拜穎乾（1984-），男，陜西渭南人，陜西鐵路工程職業技術學院講師，碩士，研究方向為流體傳動與控制、電動機控制原理及數字圖像處理技術等。