驱动电机在电驱动系统中的作用与构成

01

电驱动系统组成

电驱动系统由驱动电机、电机控制器和减速器三个部分组成（图1、图2）。在车辆行驶过程中，驱动电机通过来自动力蓄电池的电能产生驱动力，并在减速过程中将车辆动能产生的电能为动力蓄电池充电。驱动电机具有电动和发电功能。驱动电机和减速器通过转子轴的花键结构连接。

 

减速器总成由左右箱体和两级齿轮副及差速器机构组成；驱动时，将电机输出转速扭矩，降速增扭后传递到驱动轴以驱动整车运动；发电时，将整车传递到驱动轴的转速扭矩，增速降扭后传递到电机发电；实现整车转弯时的差速功能。

电机控制器在驱动时，将高压直流电通过IGBT功率模块，转换成三相交流电，驱动电机输出动力给减速器；发电时，将电机线圈端产生的三相交流电通过IGBT模块，转变成高压直流电，给电池充电。  

02

驱动电机功能

驱动电机具有两个功能：一是将动力蓄电池的电能转换为驱动力；二是通过驱动轮的再生制动产生电能，将车辆的动能转换为电能为动力蓄电池充电。 1．行驶时（图3）

（1）通过打开／关闭功率晶体管，交流电被发送到驱动电机的定子线圈。

（2）通过将6个功率晶体管的输入切换到驱动电机，可以切换各相线圈的磁力方向，并在驱动电机中产生旋转磁场。

（3）转子随着转子磁体，根据旋转磁场的方向吸引／排斥而旋转。

2．再生制动时（图4）

（1）在减速期间，从驱动轮传递来的驱动力使转子线圈旋转，当永磁体改变转子线圈周围的磁通量时，会发生电磁感应作用，从而在定子线圈中产生交流电动势，在定子线圈中产生电流。

（2）来自定子线圈的交流电动势输入到逆变器，并通过三相波整流将其转换为直流电。

（3）逆变器将交流电转换为直流电，从而为动力蓄电池充电。  

03

驱动电机结构

1．定子

驱动电机定子组件会产生磁场，从而在驱动过程中旋转转子线圈。定子组件由定子铁芯和定子线圈组成。定子组件采用矩形导线分布绕组。通过采用矩形导线分布绕组，可以流过大量电流。从而可以实现高转矩，定子线圈及其横截面如图5所示。

定子组件在再生制动期间通过旋转转子线圈来产生电流。在驱动过程中，电流流过定子线圈，从而产生旋转磁场。在再生制动期间，随着磁通量在转子线圈周围的变化，电磁感应作用会产生电流。如图6所示，定子线圈具有U相，V相和W相的三相构造，并且采用星形连接来连接线圈。

驱动电机旋转时，由于转矩波动而产生噪音和振动。为了减小转矩波动范围，定子采用了纹波减小结构，如图7所示。

2．转子 如图8所示，转子由转子芯，转子线圈，转子轴和其他零件组成。转子采用了永磁同步驱动电机（内部永磁同步驱动电机）。永磁同步驱动电机在其中嵌入了永磁体转子，并可以实现高扭矩和高转速。

（1）行驶时

定子线圈产生的旋转磁场使转子线圈的永磁体吸引／排斤，从而使转子组件旋转。旋转的转子组件将旋转力传递到花键啮合的驱动桥，以旋转驱动轮。

（2）再生制动时

来自驱动轮的驱动力传递到驱动电机，并使转子组件旋转。当永磁体改变转子线圈周围的磁通量时，会发生电磁感应作用，从而在定子线圈中产生电流。

（3）操作方式

①驱动电机的旋转方向随着对每个定子线圈相的输入进行切换而被切换改变功率晶体管的组合。 ②驾驶员进行变速操作时，变速位置信息从电动变速杆组件输入到VCU。 ③ VCU根据输入的换挡位置信息将驱动电机的正向／反向旋转添加到所需驱动电机转矩的计算中。 ④逆变器切换输入到定子线圈的电功率，以执行驱动电机的正向坂向旋转。

（4）前进时

通过输入到各相的电流，转子旋转并且车辆向前行驶（图9）。

（5）倒车时（图10）

当通过切换三相中的两个来将电流输入到驱动电机定子线圈时，转子沿反向旋转并且车辆反向。

审核编辑：黄飞