淺析新能源汽車驅動電機的設計開發

摘要：新能源汽車已經成為新時代汽車產業發展的主流趨勢。為推動新能源汽車行業的優化發展，加強驅動電機設計開發，提升新能源汽車節能、減排、降耗、增益效果已成為汽車企業現代化建設關注的重點。基于此，本文以新能源汽車驅動電機為研究對象，在分析新能源汽車驅動電機設計開發重要性與必要性的基礎上，就新能源汽車驅動電機設計開發要點進行了歸納與總結，提出—種永磁輔助式同步磁阻電機設計開發方案，以供參考。

關鍵詞：新能源;動力系統;驅動電機

中圖分類號：U469.7 文獻標識碼：A

0引言

驅動電機是新能源汽車動力系統中的重要組成部分，側重于將電能轉化為動能，以滿足新能源汽車運行需求。隨著新能源汽車需求量與使用量的不斷增多，驅動電機設計開發要求日漸提升。在保證電機可靠性、安全性的同時，提高驅動電機控制質量，增強新能源汽車節能減排、減耗增效作用，成為驅動電機發展的核心目標。以下是筆者對新能源汽車驅動電機的幾點認識，意在拋磚引玉。

1新能源汽車及其驅動電機設計開發的意義

新能源汽車研發的核心在于動力系統的設計開發，驅動電機作為動力系統中的重要組成部分，其驅動性能對新能源汽車核心性能指標存在直接影響。因此，加強驅動電機設計開發研究力度，優化驅動電機性能成為新能源汽車產業發展的客觀需求與必然趨勢。目前，新能源汽車較為常用的驅動電機主要有以下幾種類型。

（1）永磁同步式驅動電機，具備體積小、功率密度高、響應速度快以及運行安全可靠等優勢。

（2）交流異步式驅動電機，具備低成本、高可靠性優勢，但相對永磁同步式驅動電機而言，功率密度相對較低，可控性不高。

（3）開關磁阻式驅動電機，具備成本低、結構簡單等優勢，但在運行過程中驅動電機控制系統相對復雜，運行噪聲相對較大。

要想促進新能源汽車產業優化發展，落實《中國制造2025》、《“十三五”節能減排綜合工作方案》相關要求，相關企業有必要加強驅動電機設計開發，進行驅動電機性能的優化，提升驅動電機產業化水平，助力驅動電機向高可靠性、高效率、低成本、輕質量、控制集約化以及控制智能化等方向發展。

此外，我國雖然制定了相關標準，如OC/T 1068-2017《電動汽車用異步驅動電機系統》、OG/T 1069-2017《電動汽車用永磁同步驅動電機系統》，在一定程度上明確了驅動電機的設計開發要求，提出新能源汽車驅動電機系統構建與應用要點。但從整體層面來看，由于我國關于新能源汽車驅動電機的研究起步較晚，設計開發能力仍存在諸多不足，與發達國家存在一定差距。對此，有必要加強新能源汽車驅動電機研究力度，提升驅動電機設計開發自主能力，助力我國電機行業、新能源汽車行業優化發展。

2新能源汽車驅動電機設計開發的工作要點

基于我國的設計開發現狀以及新能源汽車需求，可知新時期我國新能源汽車驅動電機設計開發工作要點如下。

2.1驅動電機設計開發之功能完善

驅動電機與新能源汽車運行性能指標之間存在的關聯性，決定著驅動電機功能完善與優化的重要性。加之，隨著國際電機設計標準的深化改革，市場對電機功率密度、效率、過載能力、可靠性、調速范圍、起動性能、開發應用成本以及轉矩密度等都有了更高要求。傳統驅動電機已經無法滿足實際要求，達到國際電機設計標準。對此，在新能源汽車驅動電機設計開發過程中，需注重功能的創新與完善，提升電機綜合能力，增強電機推廣應用價值。

例如，綜合分析各類型電機存在的優勢，基于新材料、新技術運用，實現優勢整合，設計出整體效益較強的驅動電機系統;根據驅動電機存在的問題，引入新結構、新材料進行問題改善。如永磁磁阻電機雖然具備功率密度高、可靠性高等優勢，但轉子磁障結構相對復雜，并一定程度上繼承了同步磁阻電機轉矩脈動上的缺陷。對此，根據永磁磁阻電機存在的問題，可進行電機結構優化設計，實現問題的有效處理，以改善永磁磁阻電機性能。

2.2驅動電機設計開發之標準規范

在新能源汽車驅動電機設計開發過程中，要想提升驅動電機設計質量，實現我國電機設計標準與國際標準的有效連接，需注重新能源汽車驅動電機設計標準體系的構建，從而為相關部門、相關企業和相關工作人員實踐操作，提供規范、系統、完整和全面的指導。同時要保證驅動電機由設計到制造再到應用過程中，產生的技術問題、生產問題、檢驗問題和管理維修問題能夠得到有效處理。

在此過程中，相關部門應全面了解傳統電機設計標準，掌握我國電機設計標準與國際電機設計標準存在的差距。與此同時，結合我國國情及制造發展要求，編制通用標準、基礎標準和特殊標準，包括驅動電機系統接口標準、新能源汽車驅動電機安全性標準、驅動電機可靠性標準以及驅動電機電磁兼容性標準等。

2.3驅動電機設計開發之體系構建

在新能源汽車驅動電機設計開發過程中，設計開發體系的科學構建是保證設計開發理念、方法等有效落實的前提與基礎。因此，相關部門與企業在設計開發驅動電機過程中，需注重設計開發體系的有效構建，特別是評價體系的構建。能夠根據驅動電機設計標準、設計要求和開發條件等，完善評價指標，指導相關工作人員利用評價方法與檢驗檢測技術，對所設計開發的驅動電機進行性能評估與調控，包括驅動電機系統運行可靠性、安全性、系統結構精度、電機轉矩密度、功率密度、能源節約情況及環境影響度等。

2.4驅動電機設計開發之匹配設計

新能源汽車驅動電機的設計開發，也需要注重驅動電機使用的合理性、科學性和可操作性。這就需要相關企業保證所設計的驅動電機能夠與新能源汽車其他系統相匹配，避免系統與系統、設備與設備之間存在矛盾，影響驅動電機應用效果。

在此過程中，相關工作人員首先應根據新能源汽車設計要求，進行電機參數配置，并根據電機參數進行電機選型。其次，以節能環保、降耗減排設計理念為指導，保證所設計開發的電機適用于其他系統工作需求，如冷卻系等。此外，保證驅動電機系統與整車控制系統相匹配，提升驅動電機管控集成性、智能性，讓驅動電機控制更具靈活性、可操作性，提高系統運行安全水平，降低新能源汽車事故發生率。

3新能源汽車驅動電機設計開發的具體案例

就新能源汽車驅動電機發展情況來看，永磁同步式電機應用比重達到了83%以上，成為驅動電機市場發展的主流工藝。對此，本文以永磁同步式電機為例，以提高驅動電機性能為目的，提出一種適用性強、應用價值高，推廣前景廣闊的永磁輔助式同步磁阻電機設計思路。

在永磁輔助式同步磁阻電機設計開發過程中，首先采用對比分析法對新能源汽車動力系統特性進行研究并明確設計需求，了解驅動電機各項參數指標與新能源汽車性能之間存在的關系。研究發現，新能源汽車在起動過程中，對驅動電機轉矩具有較高要求，需要驅動電機具備較寬的調速范圍，并且在頻繁工作區具備較高的工作效率，能夠承受高溫、頻發振動等帶來的影響。因此，驅動電機額定轉速、峰值功率以及轉矩（額定轉矩、峰值轉矩等）等是驅動電機設計開發所需關注的重要參數。

其次，分析影響新能源汽車驅動電機特征的因素，包括驅動電機結構影響、驅動電機材料影響以及驅動電機參數間的影響等。并在此技術上，根據設計要求，進行電機結構的優化，電機材料的科學選用，電機參數的科學配置。在永磁輔助式同步磁阻電機設計中，采用稀土永磁材料為驅動電機設計開發主要材料，改善傳統材料應用上存在的不足。設計中以降低結構復雜性和驅動電機弱磁效應為目的，確定電機結構為雙層磁障結構，利用模型仿真法，分析磁障位置、寬度、形狀及氣隙長度等對電機性能的影響，從而確定最優磁障位置、寬度、形狀和氣隙長度等。

此外，對所設計的驅動電機性能進行測試，根據測試結果進行電機設計調整。另外，結合工作經驗，明確永磁輔助式同步磁阻電機驅動控制器性能，并在此基礎上，利用先進科學技術，構建驅動電機控制系統，以保證驅動電機控制器應用的準確與科學性，進一步優化驅動電機應用科學水平。

4結束語

新能源汽車驅動電機性能的優劣直接決定新能源汽車品質，影響車輛運行的安全性、穩定性與可靠性。對此，在明確認知新能源汽車驅動電機發展和需求的基礎上，應以科技創新為指導，進行驅動電機設計開發，規范設計標準、豐富設計內涵、提升設計與應用質量，助力新能源汽車產業的可持續競爭發展。