中小功率新能源汽车驱动电机工作特性的试验研究【字数：11818】
摘 要随着时代的发展，汽车走进了千家万户。根据有关数据表明，近几年我国新能源汽车产量持续增长，连续三年都占据着全球第一的位置。新能源汽车的发展推动了驱动电机的快速发展。电动机的工作特性会受到转矩，效率等因素的影响，因此，为驱动系统与整车的优化匹配提供基础的数据就显得至关重要。此次试验主要的仪器设备为新能源汽车工程实验室里面的电动机，为2.2kW，3000转的三相异步电动机，采用台架的试验方法，主要做了关于异步电动机的空载试验，堵转试验和负载试验，在负载试验部分重点分析了电动机的工作特性，记录试验中得到的重要数据，通过对这些数据的分析，得出如下结论（1）空载试验时，空载电流随空载电压降低而减小，且电流值约为额定电流的35%。（2）空载试验时，空载功率随空载电压降低而减小，且功率值约为额定效率的30%。（3）堵转试验时，通过三相定子的电流和功率都随输出电压升高而降，且试验不能在电机额定电压下进行。（4）负载试验时，负载系数增大，电动机的转速逐渐下降，当负载系数为1时，电动机此时的转速为额定转速3000r/min。（5）负载试验时，负载系数增大，电动机的转矩逐渐提高。（6）负载试验时，负载系数增大，效率特性逐渐增加，当负载系数达到1时，此时驱动效率较高，达到90%，当系数达到1.1之后，效率基本稳定在91%。
目 录
1.绪 论 4
1.1 研究与意义 4
1.2 发展趋势 4
1.2.1 驱动电机种类 4
1.2.2 驱动电机保养 5
1.3 驱动电机新兴技术 6
1.3.1 轮毂电机技术 6
1.3.2 四电机驱动技术 7
2.驱动电机评价与特性 8
2.1 评价标准 8
2.1.1 国际标准 8
2.1.2 国家标准 8
2.1.3 行业标准 8
2.2 参数标准 9
2.2.1 振动标准 9
2.2.2 温度标准 9
2.2.3 电阻标准 10
2.2.4 能效标准 10
3.性能试验 12
3.1 试验控制及运行设备 12
3.1.1 测试记录设备 12 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.1.2 电机工作原理 12
3.1.3 电机选用 13
3.2 空载试验 13
3.2.1 试验方案 13
3.2.2 试验数据与分析 13
3.2.3 试验结论 15
3.3 堵转试验 15
3.3.1 电机堵转 15
3.3.2 试验方案 15
3.3.3 试验目的 16
3.3.4 试验数据与分析 16
3.3.5 试验结论 17
3.4 负载试验 17
3.4.1 试验目的 17
3.4.2 试验方案 17
3.4.3 工作特性计算方法 17
3.4.4 试验数据处理 18
3.4.5 转速特性图像与分析 19
3.4.6 转矩特性图像与分析 20
3.4.7 效率特性图像与分析 20
3.5 本章小结 21
4.全文总结与未来展望 22
4.1 总结 22
4.2 未来展望 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪 论
1.1 研究与意义
随着汽车电动化程度的提高，驱动电机将迎来效益的大规模扩张。根据相关专业人士估计，新能源汽车的产量将呈现稳定增长的趋势，2015年时，销售总额为23亿美元，2030年，总额有望达到318亿美元。驱动电机由两部分组成，这两部分一部分是电动机，另一部分是逆变器，都具有良好的发展前景，这无疑为新能源汽车产业的发展提供了坚强的后盾。新能源汽车有今天的发展不是偶然的。2017年，美国采取了以特斯拉为代表的商业模式，开始大力发展自己的新能源汽车市场[1]，近些年来，在对国外市场产量研究的基础上，中国学者制定出了适合自己国情的新能源汽车发展战略[2]，如在一阶技术的引导下，杨万文教授预测了我国新能源汽车未来的发展[3]；此外，马钧利在层次分此法的运用下，也对我国新能源汽车未来的销售市场进行了一定的估测[4]。
因为以汽油等为燃料的汽车行驶驱动方式正逐渐地被新能源燃料或电池驱动方式所取代，所以研究新能源汽车的驱动电机的工作特性是有意义的[5]。另外，更为重要的一点是，采用以新型燃料为动力的驱动方式，减少了汽车排放的污染物。本文中开展驱动电机的工作特性研究。
1.2 发展趋势
1.2.1 驱动电机种类
我国现有新能源驱动电机主要有四种类型，这四种分别是异步电动机，永磁无刷电动机，开关磁阻电动机和直流电动机。
异步电动机主要为三相异步电动机，其主要结构为轴承，转子，轴盖，其中端盖主要由铸铁构成，而转子铁心则由一片一片的硅钢片叠成。三相异步电动机一般可区分为笼式和绕线式两种，就笼式这种类型来说，虽然广泛应用于很多工具上，但存在调节速度比较困难的缺点，而绕线式则恰恰弥补了这个劣势，它还可以改善驱动电机的起动性能。本次试验我采用的电动机即为三相异步电动机，磁极对数为2，性能较好，功率为2200w，额定转速为3000r/min，额定电压为60V，定子绕组采用星形接线这一接线方式，图11为常见的三相异步电动机。
永磁同步电动机则主要由四部分组成，这四部分分别是电动机本体，电力电子逆变器，转子位置检测器和控制器。其中电动机本体材料主要为稀土永磁材料。永磁同步电动机如下图12所示。
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图11 三相异步电动机 图12 永磁同步电动机
开关磁阻电动机调速系统主要由四部分组成，这四部分分别是开关磁阻电动机（SRM），功率变换器，控制器和转子位置检测器，SRM定子和转子的凸极则由一片片的硅钢片叠压而成。
直流电动机能将电能转变成机械能，有三种励磁方式，分别是永磁，他励和自励，且自励含有并励，串励和复励三种方式。以下图13即为常见的直流电动机。
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图13 直流电动机
1.2.2 驱动电机保养
驱动电机的管理是一项复杂的工作，对于电机能否正常运行工作起着至关重要的作用，所以一定不能忽视这项工作。管理的内容有很多项目，这些项目分别是润滑系统，外观，温度，噪声，振动，通风冷却系统和滑动摩擦状况等。一般管理检查以一个月为周期。首先应检查开关是否接触不良，线路是否老化等损坏现象，应该及时记录并且更换。同心度和轴承的检查是必不可少的，同心度检查时是看电动机轴的中心线是否和联轴器的负载中心线在同一条线上，滚动轴承在驱动电机工作的时候温度不应该超过90度。
目 录
1.绪 论 4
1.1 研究与意义 4
1.2 发展趋势 4
1.2.1 驱动电机种类 4
1.2.2 驱动电机保养 5
1.3 驱动电机新兴技术 6
1.3.1 轮毂电机技术 6
1.3.2 四电机驱动技术 7
2.驱动电机评价与特性 8
2.1 评价标准 8
2.1.1 国际标准 8
2.1.2 国家标准 8
2.1.3 行业标准 8
2.2 参数标准 9
2.2.1 振动标准 9
2.2.2 温度标准 9
2.2.3 电阻标准 10
2.2.4 能效标准 10
3.性能试验 12
3.1 试验控制及运行设备 12
3.1.1 测试记录设备 12 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.1.2 电机工作原理 12
3.1.3 电机选用 13
3.2 空载试验 13
3.2.1 试验方案 13
3.2.2 试验数据与分析 13
3.2.3 试验结论 15
3.3 堵转试验 15
3.3.1 电机堵转 15
3.3.2 试验方案 15
3.3.3 试验目的 16
3.3.4 试验数据与分析 16
3.3.5 试验结论 17
3.4 负载试验 17
3.4.1 试验目的 17
3.4.2 试验方案 17
3.4.3 工作特性计算方法 17
3.4.4 试验数据处理 18
3.4.5 转速特性图像与分析 19
3.4.6 转矩特性图像与分析 20
3.4.7 效率特性图像与分析 20
3.5 本章小结 21
4.全文总结与未来展望 22
4.1 总结 22
4.2 未来展望 22
参考文献 23
致谢 24
1.绪 论
1.1 研究与意义
随着汽车电动化程度的提高，驱动电机将迎来效益的大规模扩张。根据相关专业人士估计，新能源汽车的产量将呈现稳定增长的趋势，2015年时，销售总额为23亿美元，2030年，总额有望达到318亿美元。驱动电机由两部分组成，这两部分一部分是电动机，另一部分是逆变器，都具有良好的发展前景，这无疑为新能源汽车产业的发展提供了坚强的后盾。新能源汽车有今天的发展不是偶然的。2017年，美国采取了以特斯拉为代表的商业模式，开始大力发展自己的新能源汽车市场[1]，近些年来，在对国外市场产量研究的基础上，中国学者制定出了适合自己国情的新能源汽车发展战略[2]，如在一阶技术的引导下，杨万文教授预测了我国新能源汽车未来的发展[3]；此外，马钧利在层次分此法的运用下，也对我国新能源汽车未来的销售市场进行了一定的估测[4]。
因为以汽油等为燃料的汽车行驶驱动方式正逐渐地被新能源燃料或电池驱动方式所取代，所以研究新能源汽车的驱动电机的工作特性是有意义的[5]。另外，更为重要的一点是，采用以新型燃料为动力的驱动方式，减少了汽车排放的污染物。本文中开展驱动电机的工作特性研究。
1.2 发展趋势
1.2.1 驱动电机种类
我国现有新能源驱动电机主要有四种类型，这四种分别是异步电动机，永磁无刷电动机，开关磁阻电动机和直流电动机。
异步电动机主要为三相异步电动机，其主要结构为轴承，转子，轴盖，其中端盖主要由铸铁构成，而转子铁心则由一片一片的硅钢片叠成。三相异步电动机一般可区分为笼式和绕线式两种，就笼式这种类型来说，虽然广泛应用于很多工具上，但存在调节速度比较困难的缺点，而绕线式则恰恰弥补了这个劣势，它还可以改善驱动电机的起动性能。本次试验我采用的电动机即为三相异步电动机，磁极对数为2，性能较好，功率为2200w，额定转速为3000r/min，额定电压为60V，定子绕组采用星形接线这一接线方式，图11为常见的三相异步电动机。
永磁同步电动机则主要由四部分组成，这四部分分别是电动机本体，电力电子逆变器，转子位置检测器和控制器。其中电动机本体材料主要为稀土永磁材料。永磁同步电动机如下图12所示。
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图11 三相异步电动机 图12 永磁同步电动机
开关磁阻电动机调速系统主要由四部分组成，这四部分分别是开关磁阻电动机（SRM），功率变换器，控制器和转子位置检测器，SRM定子和转子的凸极则由一片片的硅钢片叠压而成。
直流电动机能将电能转变成机械能，有三种励磁方式，分别是永磁，他励和自励，且自励含有并励，串励和复励三种方式。以下图13即为常见的直流电动机。
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图13 直流电动机
1.2.2 驱动电机保养
驱动电机的管理是一项复杂的工作，对于电机能否正常运行工作起着至关重要的作用，所以一定不能忽视这项工作。管理的内容有很多项目，这些项目分别是润滑系统，外观，温度，噪声，振动，通风冷却系统和滑动摩擦状况等。一般管理检查以一个月为周期。首先应检查开关是否接触不良，线路是否老化等损坏现象，应该及时记录并且更换。同心度和轴承的检查是必不可少的，同心度检查时是看电动机轴的中心线是否和联轴器的负载中心线在同一条线上，滚动轴承在驱动电机工作的时候温度不应该超过90度。
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