新能源汽车驱动电机的类型及特点

 

    1、新能源汽车驱动电机的类型及特点

 

直流电机：

优点：技术成熟、控制方式容易、调速优良

缺点：机械结构复杂、瞬时过载能力和电机转速提高受限、高频电磁干扰

 

三相交流异步电机

优点：结构简单、可靠性好，成本易控

缺点：效率低、调速性差

 

永磁同步电机

优点：功率密度大、响应速度快 

缺点：高温和过载电流，发生退磁现象

 

开关磁阻电机 

优点：结构简单、较宽转速、响应速度快

缺点：噪声大、功率密度、效率偏低

使用情况：

永磁同步电机占80%

包括：北汽、比亚迪、上汽、江淮等乘用车；厦门金龙等客车；

三相交流异步电机占18%

包括：特斯拉Model S等车型；宇通、中通等客车；

开关磁阻电机占2%

东风混合动力客车等；

永磁同步电机功率密度高、调速范围大，适用于频繁启停工况；三相交流异步电机单位功率成本低、无退磁现象，适用于高速路网发达的工况。

2、驱动电机的技术要求

高转矩：低速运行时具有高转矩，以满足快速启动、加速、爬坡等要求；

高转速：高速运行时应具有高转速，调速范围宽的特性，以满足高速行驶、超车等要求；

高效节能：电动汽车频繁启停，工作区域宽，因此，要求尽可能宽的高效工作区，以谋求电池一次充电后的行驶里程尽可能长；

抗振动：电机耐振动，有一定过载能力，在不同工况下能稳定可靠地工作。

3、驱动电机对电机轴承提出的挑战

 

一般工业用电机使用的电机轴承，国内轴承行业经过不断的发展，随着轴承设计理论水平的提高、轴承钢材料技术的进步，套圈加工设备、工艺水平的提高，钢球制造水平的上台阶，已经替代进口占据国内主要市场，但是汽车驱动电机的调速范围宽、启动转矩大、功率密度高、效率高的特性，使其对轴承的高速、高低温、耐久性、稳定性、可靠性提出了更高的要求，目前国内新能源汽车电机轴承还主要依靠进口。

速度：驱动电机转速高达20 000 r/min，轴承dm.n值达到80万以上，比普通工业电机速度高很多。

温度：-40~150 ℃轴承稳定运转，无啸叫；长期工作温度110~120 ℃；寒冷地区启动温度-30~-20℃，启动力矩小，噪声低。 

润滑：要求润滑脂低温性能优异、耐高温、抗振动、节能高效、长寿命。

振动、噪声：为保证乘车的舒适性，电机的振动噪声水平要低，保证车内的安静。

电蚀：由于绕组的不平衡，造成转子间存在电位差，形成电流；逆变器高频电压造成的电流泄露都可能导致轴承产生电蚀，导致轴承的失效。

寿命：保证与整车质保同寿5-8年或10-16万公里。

4、轴承企业做出的应对措施

面对新的应用领域对轴承提出的新的挑战，自主研发到产业化需要做很多的努力：提高钢材纯度和热处理质量；采用精准磨超技术，提高加工精度，降低产品批次离散度；开展润滑研究，和润滑企业合作开发适应高温高速的润滑产品；选用合适的工程塑料保持架；利用仿真和试验技术，加快开发速度，保证轴承可靠性等等。国际知名轴承企业提出的应对措施可供我们参考借鉴。

SKF

开发了eDrive球轴承系列，通过优化设计滚道，设计采用新型结构聚合物保持架，采用宽温度范围的润滑脂，设计的混合陶瓷轴承，能够适应电机轴承的高速性能，有助于延长传动系统的使用寿命和扩大电池的续航能力。 

 

NSK

采用耐热性优良的树脂材料，通过保持架强度解析对形状进行最优化设计，从而降低离心力，减少保持架与钢球之间的摩擦，降低发热量；

采用高速润滑脂，选用最合适增稠剂，可在较广的温度范围内降低发热量；

采用特殊处理，在钢球表面析出高硬度氮化物，提高耐烧结性能，从而提高高速运转性能；

采用非接触式橡胶密封圈，抑制工作中润滑脂的泄露，保证轴承持续运转的可靠性；

在外径面上设置O形圈，减小与座孔的间隙，提高耐蠕变性。　　

      审核编辑：彭静