一、什么是電機

電機，顧名思義，就是將電能與機械能相互轉換的一種電力原件。當電能轉化為機械能時(shí)，電機表現出的就是電動(dòng)機的工作特性，當機械能轉化為電能時(shí)，電機表現出的就是發(fā)電機的工作特性，結合到新能源汽車(chē)上，新能源汽車(chē)在放電狀態(tài)下驅動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)或者后退時(shí)，表現出的就是電動(dòng)機特性，在車(chē)輛松開(kāi)加速踏板或者踩下制動(dòng)踏板時(shí)，表現出的就是發(fā)電機特性。

二、驅動(dòng)電機的分類(lèi)

現階段的新能源汽車(chē)常用的驅動(dòng)電機包括兩種，永磁同步電機及交流異步電機，且大多數新能源汽車(chē)采用的是永磁同步電機，只有少部分車(chē)輛采用了交流異步電機。

1. 交流電機

交流電動(dòng)機主要有兩大部件：定子和轉子。定子是最外面的圓筒，圓筒內側纏繞有很多繞組，這些繞組與外部交流電源接通，整個(gè)圓筒則與機座連接在一起，固定不動(dòng)，因此稱(chēng)為“定子”。

在定子內部，要么是纏繞有很多繞組的圓柱體，要么是籠型結構的圓柱體，它們與電動(dòng)機的動(dòng)力輸出軸連接在一起并同速旋轉，因此稱(chēng)為“轉子”。轉子與定子之間沒(méi)有任何連接和接觸，但是當定子上的繞組接通交流電源時(shí)，轉子就會(huì )立刻旋轉并輸出動(dòng)力。

2. 異步電機

交流電動(dòng)機的工作原理：通電繞組在旋轉磁場(chǎng)里轉動(dòng)。電動(dòng)機中的定子和轉子并不接觸，為什么給定子繞組通上交流電后，轉子就會(huì )旋轉呢？其工作原理用到兩大電磁定律：電磁感應定律和楞次定律。當定子上纏繞的繞組通上交流電后，由于交流電的特性，定子繞組就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)旋轉的電磁場(chǎng)。轉子上的繞組是一個(gè)閉環(huán)導體，它處在定子的旋轉磁場(chǎng)中就相當于在不停地切割定子的磁感應線(xiàn)。根據法拉第電磁感應定律，閉合導體的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感應線(xiàn)的運動(dòng)時(shí)，導體中就會(huì )產(chǎn)生電流。

根據楞次定律，感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因，也就是盡力使轉子上的導體不再切割定子旋轉磁場(chǎng)的磁感應線(xiàn)，這樣的結果就是：轉子上的導體會(huì )“追趕”定子的旋轉電磁場(chǎng)，也就是使轉子追著(zhù)定子旋轉磁場(chǎng)跑，最終使電動(dòng)機開(kāi)始旋轉。由于轉子總是在“追趕”定子旋轉磁場(chǎng)的旋轉速度，并且為了能夠切割磁感應線(xiàn)而產(chǎn)生感應電流，轉子的轉速總要比定子電磁場(chǎng)的轉速慢一點(diǎn)點(diǎn)（2%~6%），也就是異步運行，所以才將這種產(chǎn)生感應電流的電動(dòng)機稱(chēng)為異步電動(dòng)機。

3. 永磁同步電機

在異步電動(dòng)機中，轉子磁場(chǎng)的形成要分兩步走：第一步是定子旋轉磁場(chǎng)先使轉子繞組產(chǎn)生感應電流；第二步是感應電流再產(chǎn)生轉子磁場(chǎng)。在楞次定律的作用下，轉子跟隨定子旋轉磁場(chǎng)轉動(dòng)，但又“永遠追不上”，因此才稱(chēng)其為異步電動(dòng)機。如果轉子繞組中的電流不是由定子旋轉磁場(chǎng)感應的，而是自己產(chǎn)生的，則轉子磁場(chǎng)與定子旋轉磁場(chǎng)無(wú)關(guān)，而且其磁極方向是固定的，那么根據同性相斥、異性相吸的原理，定子的旋轉磁場(chǎng)就會(huì )推拉轉子旋轉，使轉子磁場(chǎng)和轉子本身，一起與定子旋轉磁場(chǎng)“同步”旋轉。這就是同步電動(dòng)機的工作原理。

永磁同步電動(dòng)機具有較高的功率質(zhì)量比，體積更小，質(zhì)量更輕，輸出轉矩更大，電動(dòng)機的極限轉速和制動(dòng)性能也比較優(yōu)異，因此永磁同步電動(dòng)機已成為現今電動(dòng)汽車(chē)應用最多的電動(dòng)機。但永磁材料在受到振動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用時(shí)，其導磁性能可能會(huì )下降，或發(fā)生退磁現象，有可能降低永磁電動(dòng)機的性能。另外，稀土式永磁同步電動(dòng)機要用到稀土材料，制造成本不太穩定。

三、驅動(dòng)電機的作用

驅動(dòng)電機、電控系統、動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車(chē)的核心部分，稱(chēng)為“三電”。在電動(dòng)汽車(chē)上，驅動(dòng)電機替代了傳統汽車(chē)上的發(fā)動(dòng)機和發(fā)電機，傳統汽車(chē)通常是把化學(xué)能轉換為機械能驅動(dòng)車(chē)輛行駛，而驅動(dòng)電機既可以將電能轉換為機械能驅動(dòng)汽車(chē)行駛，也可以作為發(fā)電機將機械能轉換為電能，并存儲在動(dòng)力電池內。

電機控制器將動(dòng)力電池的高壓直流電變換為驅動(dòng)電機的高壓三相交流電，使驅動(dòng)電機產(chǎn)生力矩，并通過(guò)傳動(dòng)裝置將驅動(dòng)電機的旋轉運動(dòng)傳遞給車(chē)輪，驅動(dòng)汽車(chē)行駛。

四、電動(dòng)汽車(chē)電機的基本要求

1. 電機結構緊湊、尺寸小，封裝尺寸有限，必須根據具體產(chǎn)品進(jìn)行特殊設計。

2. 重量輕，以減輕車(chē)輛的整體重量。應盡量采用鋁合金外殼，同時(shí)轉速要高，以減輕整車(chē)的質(zhì)量，增加電機與車(chē)體的適配性，擴大車(chē)體可利用空間，從而提高乘坐的舒適性。

3. 可靠性高、失效模式可控，以保證乘車(chē)者的安全。

4. 提供精確的力矩控制，動(dòng)態(tài)性能較好。

5. 效率高，功率密度較高。要保證在較寬的轉速和轉矩范圍內都有很高的效率，以降低功率損耗，提高一次充電的續駛里程。

6. 成本低，以降低車(chē)輛生產(chǎn)的整體費用。

7. 調速范圍寬。應包括恒轉矩區和恒功率區，低速運行輸出的恒定轉矩大，以滿(mǎn)足汽車(chē)快速啟動(dòng)、加速、負荷爬坡等要求；高速運行輸出恒定功率，有較大的調速范圍，以滿(mǎn)足平坦的路面、超車(chē)等高速行駛的要求。

8. 瞬時(shí)功率大，過(guò)載能力強。要保證汽車(chē)具有4~5倍的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足短時(shí)內加速行駛與最大爬坡的要求。

9. 環(huán)境適應性好。要適應汽車(chē)本身行駛的不同區域環(huán)境，即使在較惡劣的環(huán)境中也能夠正常工作，具有良好的耐高溫、耐潮濕性能。