用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用的交流異步電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子及相關(guān)部件組成，交流異步電機(jī)是應(yīng)用得最廣泛的電動(dòng)機(jī)，與其他電動(dòng)汽車電機(jī)相比，有其獨(dú)特的特點(diǎn)。

一電動(dòng)汽車交流異步電機(jī)的構(gòu)成

圖示：電動(dòng)汽車交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

01定子

　　定子由外殼、定子鐵心和定子繞組構(gòu)成。

　　定子鐵心：一般由厚度0.35～0.5mm的硅鋼片疊壓而成。硅鋼片的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，可以安放定子繞組。

　　定子繞組：由3個(gè)在空間互隔120°、對稱排列、結(jié)構(gòu)完全相同的繞組連接而成。

02轉(zhuǎn)子

　　轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)子鐵心組成。轉(zhuǎn)子鐵心用硅鋼片疊壓而成，嵌套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，即鐵心本身用作導(dǎo)磁，外圓上均布的槽用于安放轉(zhuǎn)子繞組。

二電動(dòng)汽車交流異步電機(jī)的基本原理

　　當(dāng)金屬導(dǎo)線有電流通過時(shí)，在導(dǎo)線周圍的空間將產(chǎn)生圓形磁場，磁場的方向可以根據(jù)“右手螺旋定則”來確定：用右手握住導(dǎo)線，讓大拇指指向電流的方向，那么其余四指彎曲的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。

　　交流異步電機(jī)的三相定子繞組在空間上互差120°，連接成星形(Y)或三角形(△)，如圖所示的U、V、W三相繞組。

圖示：定子繞組布置

　　當(dāng)在三相繞組中，通入iu、iv、iw,三相交流電流，如圖所示，由右手螺旋定則可知，三相繞組周圍均會產(chǎn)生磁場，且磁場會隨著電流的變化而變化，當(dāng)將三相繞組周圍的磁場合成后，會形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場：

圖示：輸入定子繞組的三相交流電波形

　　當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組處于旋轉(zhuǎn)的磁場中，轉(zhuǎn)子繞組會因?yàn)榍懈畲鸥芯€而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。感應(yīng)電動(dòng)勢的方向可以用右手定則判斷，由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。由于感應(yīng)電流的產(chǎn)生，此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組在磁場中會受到電磁力的作用，力的方向可由左手定則判斷。由于轉(zhuǎn)子繞組閉合回路兩邊受到兩個(gè)相反方向的電磁力的作用，則會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使得轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)磁場的方向一致。

三電動(dòng)汽車交流異步電機(jī)的特點(diǎn)

　　與有刷直流電機(jī)相比，交流異步電機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　① 效率較高：交流異步電機(jī)的效率高于直流電機(jī)，這一特點(diǎn)對于車載能量有限的電動(dòng)汽車來說格外重要。

　　② 結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、質(zhì)量輕：相比于直流電機(jī)，交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量輕。

　　③ 工作可靠、使用壽命長：交流異步電機(jī)無電刷和換向器，不存在換向火花問題，因而工作可靠性較高，使用壽命也較長。

　　④ 免維護(hù)：不存在換向火花問題，無電刷磨損問題，因而在使用中無須維護(hù)。

　　交流異步電機(jī)的缺點(diǎn)如下：

　　① 調(diào)速性能相對較差：由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度存在轉(zhuǎn)差率，因而調(diào)速性能較差。

　　② 配用的控制器成本較高：交流異步電機(jī)的控制相對較為復(fù)雜，配用的控制器成本較高。

四電動(dòng)汽車交流異步電機(jī)的控制

　　交流異步電機(jī)的控制大體分為兩種：矢量控制(FOC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)。

01矢量控制

　　矢量控制的思想是模擬直流電機(jī)，求出交流電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與之對應(yīng)的磁場和電樞電流，并分別加以控制。其特點(diǎn)如下：

　　① 可以從零轉(zhuǎn)速開始進(jìn)行控制，調(diào)速范圍很寬。

　　② 轉(zhuǎn)速控制響應(yīng)速度快，且調(diào)速精度較高。

　　③ 可以對轉(zhuǎn)矩實(shí)行較為精確的控制，電機(jī)的加速特性也很好。

　　④ 系統(tǒng)受電機(jī)參數(shù)變化的影響較大，且計(jì)算復(fù)雜，控制相對繁瑣。

　　目前矢量控制理論比較完善，并日趨成熟，可基本滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求。

02直接轉(zhuǎn)矩控制

　　在定子坐標(biāo)下，通過檢測電機(jī)定子電壓和電流計(jì)算電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。不受轉(zhuǎn)子參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化而變化的影響，簡化了控制結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，因此受到了廣泛的關(guān)注。其特點(diǎn)如下：

　　① 調(diào)速精度較高，響應(yīng)速度快。

　　② 計(jì)算簡單，而且控制思想新穎，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制手段直接。

　　③ 信號處理的物理概念明確，動(dòng)靜態(tài)性能均佳。

　　④ 調(diào)速范圍較窄，低速特性有脈動(dòng)現(xiàn)象。

　　在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，直接轉(zhuǎn)矩控制往往很難體現(xiàn)出優(yōu)越性，調(diào)速范圍不及矢量控制寬，其根源主要在于其低速時(shí)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的存在以及負(fù)載能力的下降，這些問題制約了直接轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)入實(shí)用化的進(jìn)程。

---