马达是任何机器中最重要的部分电动汽车(EV)．这些电机负责利用储存在电池中的化学能，并将其转化为转动能，从而驱动车轮和引起车辆的运动，因此这些电机也被称为牵引电机。

在这篇文章中，我们将读到电动汽车中使用的不同类型的牵引电机并了解他们的特征．我们将比较的特点，看看哪一个牵引电机您需要使用在您的下一个电动汽车。

最佳牵引电机的特点

电动汽车电机最重要的特点是效率，转矩，成本，功率重量比，和可靠性．电动汽车电机和电机控制器的效率对车辆的重量有直接影响，因为损失的电力必须由更大的电池来补偿，这将影响车辆的总重量。因此，公平地说，电动汽车的整体性能和效率主要取决于使用的电机驱动器的类型。因此，比较转矩-速度特性和功率-速度特性是选择最佳牵引电机的必要条件。

电动汽车使用的电机类型

自第一次以来，汽车技术已经取得了长足的进步直流电机，电力电子技术的改进也为更高效、更强大的电机铺平了道路。电动汽车根据其推进系统使用不同类型的电机。电机可以根据所需的电流类型进行分类，如直流电机和交流电机．此外，电机可以根据其结构类型或是否存在永磁体进行分类。电动汽车中使用的一些常见的电机类型是无刷直流电机，永磁同步电动机(PMSM)，感应电动机（即时通讯)，开关磁阻电动机（SRM)，同步磁阻电动机等。

直流串激电动机

直流串联电机，又称直流串联电机刷直流电机是最基本的电机类型，自20世纪以来被广泛使用。当电流通过布置在固定磁场中的线圈时，电机就工作了。该电机控制简单，具有较高的初始转矩容量，是一个很好的选择。它使用刷子和换向器工作。通过保证电流的方向，可以控制电机的转动。但主要的缺点是刷子磨损得很快，需要定期维护。

直流串联电机的特点如下:

电刷直流电动机由于效率低、体积大、需要经常维护等原因，在小型摩托车或汽车等个人电动汽车中并不首选。但在需要高扭矩和承载能力的应用中仍然很受欢迎。因此,t直流系列电机广泛应用于印度铁路的机车、起重机、重型设备等。

直流串联电机的优点

• 启动力矩非常高
• 容易控制
• 高负载能力

直流串联电机的缺点

• 低效率
• 庞大的规模
• 需要经常维修

直流串联电机的应用

印度铁路机车、起重机、重型建筑设备等。

无刷直流电机

无刷直流电动机(BLDC)也被称为电子整流马达．这些电机是最常用的电机之一电动汽车行业．无刷直流电动机没有电刷，因此与直流电动机相比需要非常低的维护，但与有刷直流电动机操作简单不同，驱动无刷直流电动机需要复杂的电机控制器。

由于其优点如低转子惯性，结构紧凑，与其他具有相同额定功率的电机相比，效率更高，这些被广泛应用于各种应用。无刷直流电动机损耗低，因为它们在转子中使用永磁体，并提供更快的反应，使其非常适合电动汽车应用，特别是2轮车。

无刷直流电动机的转矩-速度曲线如下图所示:

从上面的转矩-转速曲线可以看出，电机的转矩随转速的增加而线性减小。电机有一个非常高的启动转矩，但提供一个低转矩在更高的速度。

无刷直流电动机的类型

根据其结构和设计，无刷直流电动机有两种类型:内转子设计或轮毂电机和外转子设计或无刷直流电动机。内转子和外转子无刷电机的基本结构有很大的不同。我们知道磁铁是用来旋转所有的刷和无刷电机。转子是旋转和固定磁铁的部件，而定子的工作是产生排斥或吸引磁铁的电荷，导致电机旋转。在轮毂电机中，定子在外部，转子在内部，而外转子则完全相反。下图显示了一个轮毂电机和一个轮毂电机的组件。

优势无刷直流电机

• 笔刷不需要。
• 在相同的电流和电压下，比其他电机更高的转矩。
• 极高的功率密度。
• 极其有效。

无刷直流电机的缺点

• 高转速下的低扭矩
• 需要一个外部电机控制器
• 昂贵的

感应电动机

感应电机(IM)也被称为异步电动机．基本上有两种类型即时通讯、单相感应电动机和三相感应电动机。单相感应电机(SPIMs)由于其启动问题、低速运行复杂和其他控制缺点，仍然没有在汽车上广泛应用。因此只使用3阶段im。这些电机被称为感应电机，因为转子中产生转矩所需的电流是由定子绕组旋转磁场的电磁感应获得的。根据转子的类型有两种类型的感应电动机。感应电机的转子既可以是鼠笼式转子，也可以是缠绕式转子。IM的运行速度比同步速度慢，因此，感应电机也被称为异步电机。感应电机因其设计简单，可靠性高，坚固耐用，易于维护，成本低，并能在各种环境情况下运行而被首选。在逆变器故障的情况下，im可能会自然地失磁，这对电动汽车来说是一个显著的安全优势。im的面向现场的病媒控制在行业中是标准化的。

IM电机的主要缺点是与P电机相比效率较低ermanent米agnet (PM)电机或无刷直流电动机，更大的功率损失(由于笼损失)，和较差的功率因数。在恒功率工作区域，可采用减弱磁通来增加转速范围。一些车辆利用双逆变器技术，因为双逆变器也可以用来扩大这一区域。

下图显示了感应电动机的转矩-速度特性。

感应电机需要一个逆变器将电池中储存的能量转换为交流电源，下图为特斯拉Model 3逆变器的图片:

该逆变器安装在三相感应电机的电机外壳内。以下感应电机的图片取自youtube视频韦伯州立大学。

感应电机的优点

• 很高的效率
• 简单的设计
• 坚固耐用，可在恶劣环境中使用
• 需要较低的维护
• 低成本的汽车

感应电机的缺点

• 与永磁电机或无刷直流电动机相比，效率较低
• 更高的功率损耗

感应电机的应用

用于特斯拉Model S和特斯拉Model X

永磁同步电动机(PMSM)

顾名思义，PMSM是一种在其构造中使用永磁体的交流电机。它是无刷直流电机和感应电机的混合。无刷永磁同步电机(pmms)提供了高水平的可靠性和效率。它们也有更大的转矩，更小的框架尺寸，没有转子电流比交流感应电机，所有这些都是优于交流感应电机(AICMs)。由于没有定子功率分配给磁场产生，它比具有类似额定的感应电机有更好的功率密度。因此,永磁同步电机的主要好处是，它可以帮助您在不牺牲扭矩的情况下减小设计的尺寸，感谢其优秀的功率尺寸比。永磁同步电机的换向类似于无刷直流电动机，然而，由于绕组的结构，所使用的波形需要是正弦的。

永磁同步电机采用矢量控制方法来达到这一控制水平。面向场控制(FOC)是一个用来描述矢量控制方法的术语。矢量控制技术通过将定子电流分解为两个部分:磁场发生器和转矩发生器。故障后，两个部件可以独立控制。

永磁同步电机的转速转矩曲线如下图所示:

从上图可以推断，无刷直流电动机在较低的转速下具有恒定的转矩，而其功率区域是恒定的。

永磁同步电动机的优点

• 它在高速下提供了更高的效率
• 它比感应电机更容易维护和安装。
• 它能够在低速时保持全扭矩。
• 它提供平滑的扭矩和动态性能

永磁同步电动机的缺点

• 很难控制
• 更高的成本

应用程序

• 用于日产leaf

开关磁阻电机(SRM)

开关磁阻电机通过改变其磁阻来产生转矩。它有凸极和绕组，类似于无刷直流电机的定子，但转子是由切割成凸极的钢构成，没有磁铁或绕组。与普通的刷直流电机不同的是，功率被发送到定子绕组而不是转子。当定子和转子产生的磁场变化时，SRM通过定子中的交流电发挥作用。开关磁阻电机的转子极比定子极少，避免了转子和定子极同时匹配而不产生扭矩的情况。

开关磁阻电机控制灵活，结构简单，成本低，效率高，与其他类型的电动机相比有许多优点。由于SRM的转子中没有永磁体或绕组，因此它适用于极端情况高速应用，可承受高温．它还导致耐用和简单的结构以及低制造成本。同样，如果在任何一个绕组或相位发生故障，电机仍然可以运行，但在较低的负载。SRM最大的问题是由于磁饱和导致的非线性特性，使得精确的转矩控制变得困难。

下图显示了开关磁阻电机的速度转矩曲线。

从上图中，我们可以看到SRM具有与永磁同步电机相似的恒转矩和恒功率模式，但与永磁同步电机不同的是，扭矩在达到阈值后立即下降到零，即使在更高的速度下，SRM也会逐渐下降。

SRM的优点

• 比其他电机便宜
• 设计和维修简单
• 与永磁同步电机或无刷直流电动机相比，SRM电机可以在更苛刻的条件下运行。

SRM的缺点

• 控制转矩很困难
• 高噪音
• 高水平的振动。

SRM的应用

本田思域混合动力电动汽车

结论

市场上有不同类型的电机，每一种电机都有自己的优点和缺点。有刷直流电动机控制简单，初始转矩高，但效率较低，需要定期维护。无刷直流电动机是非常高效的，也可在毂型外壳，可以直接使用在车轮内，减少额外的成本和重量的机械传动，但无刷直流电动机的控制机制是非常复杂的。感应电机是一种低成本的电机，具有高可靠性和鲁棒性，但它类似于无刷直流电动机，它也需要一个逆变器，因为它是一个交流电机。此外，它的效率低于无刷直流电动机。然后我们有PMSM，它是无刷直流电机和IM的交叉。永磁同步电机提供高转矩，具有非常高的功率重量比，但需要非常复杂的控制方法来驱动电机。有开关磁阻电机，它能够在恶劣的环境下工作，设计简单，同时具有成本效益，但其非线性特性使精确的转矩控制具有挑战性。因此，我们可以说，不存在适用于所有应用程序的单一解决方案。所有的电机都有自己的用例，电机的选择只能在仔细考虑应用和它的要求之后进行。 I hope that you enjoyed reading the article and if you have any questions, please feel free to comment down below.