新能源驅動電機的案例
一文看懂新能源汽車產業鏈之驅動電機
中游新能源汽車驅動電機制造商生產模式分析
新能源汽車驅動電機屬于定制產品，制造商的產品通過下游新能源汽車主機廠檢測、試驗等考核后，進入客戶的供應商體系。而中游新能源汽車驅動電機制造商根據下游主機廠客戶的訂單情況確定采購量，銅線等通用性原材料通常有庫存。鐵芯等主要原材料由中游制造商生產部采取比價的方式向合格供應商直接采購，軸承、端蓋等零部件需委外加工，由制造商負責設計或制定加工要求，委托其他企業加工生產。
新能源汽車驅動電機行業未來發展預測
隨著中國政府對于新能源汽車補貼政策的改變，純電動汽車將成為未來市場的主流，從而帶動新能源汽車驅動電機裝機量的快速提升，且行業內將涌入定位于生產新能源汽車專用驅動電機的制造企業，進一步加快新能源汽車驅動電機的國產替代進程。
產業鏈下游分析
現階段，下游新能源乘用車主機廠已陸續開始裝載自主研發生產的配套驅動電機，導致第三方新能源汽車驅動電機的市場需求量出現下滑。
新能源汽車驅動電機行業下游概述
新能源汽車驅動電機行業下游主要涉及比亞迪、北汽新能源等新能源乘用車主機廠與宇通客車、中通客車等商用車主機廠。近五年來，中國新能源汽車行業在政策扶持的驅動下快速發展。但由于2019年開始，中國政府對于新能源汽車的補貼力度下滑，導致中國新能源汽車產銷量出現下滑。據中國汽車工業協會數據表示，2019年中國新能源汽車產量分別達到124.2萬輛，較2018年同比下降2.3%。
展開 新能源驅動電機軸承設計應用特點
新能源電動汽車是近幾年國家倡導開發的綠色環保、零排放新能源汽車，其中驅動電機、電池、控制器是新能源汽車的核心部件，也是新能源汽車的心臟。
滾動軸承是驅動電機旋轉件，高速、高溫、頻繁啟停伴隨著沖擊是電動汽車驅動電機的主要工況， 開發能適應本工況條件的系列化密封式深溝球軸承，可以滿足混合動力大巴車、純電動大巴車、純電動乘用車、純電動微型車等一系列新能源汽車驅動電機使用。并在市場得到廣泛應用。
設計應用特點
新能源驅動電機軸承設計考慮了良好的密封性能、高溫性能、低溫性能、反復啟停性能、一定的軸向沖擊載荷等條件，優化了產品內部結構，充分考慮了軸承材料、熱處理、機械加工精度、油脂、安裝配合對產品的影響，使產品性能得到極大提升，極限轉速可以達到常規軸承極限轉速的1.5倍以上。
1轉速
運轉速度同時影響軸承和潤滑脂的壽命。因此，在選擇軸承時必須考慮軸承尺寸、保持架類型、潤滑方式、游隙和密封類型。目前用于新能源汽車驅動電機中的轉速最高可達18000rpm,dmn值可達80萬以上。
2軸和殼體材料
由于材料的膨脹和收縮，在選擇軸和殼體的材料時，要重點考慮其膨脹系數。熱漲和冷縮會直接影響到軸和殼體的配合，從而影響到軸承內部游隙。驅動電機領域軸的材料通常采用中碳鋼并進行調質處理，殼體通常采用鑄鋁或鋁合金材料，這樣可以降低電機整體重量，也可以大大提高散熱速度。
3環境
在潮濕、低溫、高溫和大量泥水、灰塵的環境中，密封及密封件材料顯得尤為重要。需要考慮密封件對產品的影響；要防止潤滑油泄露對環境合產品造成污染，同時潤滑脂的泄露會造成軸承缺油，影響軸承使用壽命。
4溫度
軸承溫度是影響機器壽命的主要原因之一。當環境溫度和軸承溫度運行溫差很大時，軸承會產生溫度梯度。
展開 新能源驅動電機軸承設計應用特點
新能源電動汽車是近幾年國家倡導開發的綠色環保、零排放新能源汽車，其中驅動電機、電池、控制器是新能源汽車的核心部件，也是新能源汽車的心臟。
滾動軸承是驅動電機旋轉件，高速、高溫、頻繁啟停伴隨著沖擊是電動汽車驅動電機的主要工況， 開發能適應本工況條件的系列化密封式深溝球軸承，可以滿足混合動力大巴車、純電動大巴車、純電動乘用車、純電動微型車等一系列新能源汽車驅動電機使用。并在市場得到廣泛應用。
設計應用特點
新能源驅動電機軸承設計考慮了良好的密封性能、高溫性能、低溫性能、反復啟停性能、一定的軸向沖擊載荷等條件，優化了產品內部結構，充分考慮了軸承材料、熱處理、機械加工精度、油脂、安裝配合對產品的影響，使產品性能得到極大提升，極限轉速可以達到常規軸承極限轉速的1.5倍以上。
1轉速
運轉速度同時影響軸承和潤滑脂的壽命。因此，在選擇軸承時必須考慮軸承尺寸、保持架類型、潤滑方式、游隙和密封類型。目前用于新能源汽車驅動電機中的轉速最高可達18000rpm,dmn值可達80萬以上。
2軸和殼體材料
由于材料的膨脹和收縮，在選擇軸和殼體的材料時，要重點考慮其膨脹系數。熱漲和冷縮會直接影響到軸和殼體的配合，從而影響到軸承內部游隙。驅動電機領域軸的材料通常采用中碳鋼并進行調質處理，殼體通常采用鑄鋁或鋁合金材料，這樣可以降低電機整體重量，也可以大大提高散熱速度。
3環境
在潮濕、低溫、高溫和大量泥水、灰塵的環境中，密封及密封件材料顯得尤為重要。需要考慮密封件對產品的影響；要防止潤滑油泄露對環境合產品造成污染，同時潤滑脂的泄露會造成軸承缺油，影響軸承使用壽命。
展開 分析 | 新能源驅動電機優劣對比分析
開關磁阻電機價格低、電路簡單可靠、調速范圍寬；但震動、噪聲大，控制系統復雜，且對直流電源會產生很大的脈沖電流，用于大型客車。
驅動電機性能指標對比
新能源汽車驅動電機向著：小型輕量化；高效性；更出色的轉矩特性；使用壽命長，可靠性高；噪聲低；價格低廉的目標發展。
永磁同步電機成主流趨勢
目前，永磁同步電機在我國新能源汽車中的使用占比超過 90%，交流異步電機主要是以特斯拉為首的美國車企和部分歐洲企業使用。一方面，這與特斯拉最初的技術路徑選擇有關，交流感應電機價格低廉，而偏大的體積對美式車并無掛礙；另一方面，美國高速路網發達，交流電機的高速區間效率性能上佳。
包括中國、日本在內的其他國家新能源汽車電機最廣泛使用的仍是永磁同步電機。適合本國路況是主要因素，永磁同步電機在反復啟停、加減速時仍能保持較高效率，對高速路網受限的工況是最佳選擇。
此外，我國稀土儲量豐富，日本稀土永磁產業有配套基礎也是重要因素。日本的豐田、本田、日產等汽車公司基本上都采用永磁同步電機驅動系統，如豐田公司的Prius，本田公司的CIVIC。因為在日本，供應永磁電機使用的稀土磁鐵的公司比較多，同時汽車大多以中低速行駛，因此采用加減速時效率較高的永磁同步電動機較為適宜。
日本在發展混合動力汽車方面居世界領先地位，其中以豐田普銳斯最為著名。
綜合來看，新能源汽車電機技術要求較高，永磁同步電機最具優勢。驅動電機是新能源汽車的三大核心部件之一，相比傳統工業電機，新能源汽車驅動電機有更高的技術要求。從綜合性能來看，永磁同步電機最具優勢，更能代表新能源汽車驅動電機的發展方向。
展開 
新能源汽車驅動電機的發展
一、新能源汽車驅動電機類型發展
1. 感應交流電機
目前市場上的各種純電和混動新能源汽車，永磁同步電機占多數，感應交流電機占一小部分，這兩種電機基本就是電動乘用車驅動電機的全部了。
2. 永磁同步電機
網上說中國富含稀土礦所以中國的電動汽車選用帶永磁體的同步電機，同時也是考慮到國家戰略安全作為出發點，其實并不是這樣，主要還是是永磁同步電機適合大規模生產，性能更好，更具有市場價值。
對于空間布置尺寸要求比較高的中小型電動汽車來說，功率和扭矩密度更高的永磁同步電機就是優先的選擇，并且同步電機更適合頻繁啟停的工況，適合城市上下班通勤的應用場景，而且永磁電機結構也更加簡單，便于維修。這也是Tesla Model 3改用同步電機的原因之一。
3. 開關磁阻電機
開關磁阻電機優點顯著。其結構簡單、堅固、維護方便甚至免維護，起動及低速時轉矩大、電流小；高速恒功率區范圍寬、性能好，在寬廣轉速和功率范圍內都具有高輸出和高效率而且有很好的容錯能力。
開關磁阻電機缺點也顯著，其脈動引起的噪音與震動難以控制，非常影響用戶體驗的，因此并沒有大規模應用乘用車領域。但是在商用車領域，它就可以大顯身手了，國內很多電動公交車、大巴和貨車上面，都能夠看到它的身影。
所以，基本可以這么說：中小型車以永磁同步為主，大型及高性能乘用車趨向感應電機，開關磁阻電機則適用于大型商用車，另外還運用于家用電器、航空、航天、電子領域。
二、新能源汽車驅動電機技術發展趨勢
1. 電工鋼片
驅動電機的功率、轉矩、效率和壽命與所用的硅鋼片有很大關系，尤其是電機轉子所用的無取向電工鋼片，磁性能決定了電機的轉矩和效率，鐵損越低電機效率越高，磁感增大電機轉矩才能增加，力學性能決定了定子和轉子的加工精度、承載強度和最大轉速。
2.
展開 “新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓.pdf
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合” 高級設計仿真培訓
27.新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合高級設計仿真培訓-高曉龍.pdf
新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合
宏新環宇信息化咨詢中心
宏新環宇【2018】第（27）號
“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”
高級設計仿真培訓
一、課程背景：
永磁驅動電機是新能源汽車行駛中的主要執行結構，驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件之一，其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標，它是電動汽車的重要部件。電動汽車對驅動電動機主要有起動轉矩要大、恒功率區寬、調速范圍大、效率要高、能量回收率要高、尺寸要小、可靠性高等要求；同時需要電機要小型化、更安全可靠、更高效，成本要降低。因為永磁同步電動機功率密度大、調速性能好、體積更小，效率更高等特點，從而現下新能源汽車使用永磁同步電動機作為驅動電機最多。
我們知道電機內存在多種不同類型的多場耦合系統，涉及電磁、機械、電子、流體、熱場等多個學科相互影響。需要運行多場耦合系統，進行精確仿真，弄清各場的分布規律及其控制技術，在此基礎上對各種參數進行綜合分析比較和優化，這是新的電機研究方向。對現下電機設計工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計算加經驗修正已經滿足不了當下的競爭需求，電機工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進行電機的電磁場、熱場、振動噪聲等性能分析，這可以說是新一代電機工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業界領先的電磁仿真軟件，能滿足電機工程師的仿真設計需求，提升高品質電機設計能力；電磁仿真軟件已集成到先進的仿真平臺WB中，WB獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結合在一起，完成復雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結構等物理場相互耦合分析驅動電機，得到其電磁場、熱場、振動等結果。為此宏新環宇信息化咨詢中心（http://hxhycae.com）特舉辦“新能源驅動電機電磁、磁熱、振動、噪聲多場耦合”高級設計仿真培訓。
展開 汽車專題第六期 |新能源汽車—電機篇（二）
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4.新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
主要內容：Simcenter Magnet電磁力計算、Simcenter3D Correlation&Update 電機結構動力學建模及有限元模型修正、Simcenter3D Acoustics 電機輻射噪聲計算、Simcenter3D 計算結果可視化與問題查找、工程應用案例、小結、展望...
點擊鏈接查看內容：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1829335
5.新能源汽車用軸向磁通電機設計與分析
主要內容：軸向磁通電機結構介紹、軸向磁通電機電磁方案設計（電機技術要求、電機主要尺寸確定、電機主要材料選型、永磁體結構設計、永磁體厚度選擇、定子沖片的設計）、電機模型的建立、電機有限元分析（電機磁場分析、氣隙磁密分析、空載反電動勢分析、齒槽轉矩分析、電機額定負載性能分析）、樣機試驗與仿真對比分析、結論...
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6.國內外新能源汽車油冷電機盤點和關鍵技術解析
主要內容：油冷電機的優勢、純電動汽車油冷電機盤點（Tesla model 3、Nidec 150kW 3in1、通用Bolt電驅、大眾MEB電驅動、華為電驅動）、油冷電驅動系統的關鍵技術（油冷系統對電機絕緣材料的要求、車載油冷系統對油品的要求）、殼牌新能源汽車傳動系統潤滑油...
展開 新能源汽車電機驅動系統：核心功能、工作原理與新興拓撲技術解析
</span></p><p class="ql-align-center"><strong style="background-color: rgb(240, 65, 66); color: rgb(255, 255, 255);">一、新能源汽車電機驅動系統：功能與原理解析</strong></p><p>在新能源汽車的快速發展中，電機驅動系統作為其核心組件，對車輛的動力性、經濟性、安全性和操控穩定性起著至關重要的作用。本文將深入解析電機驅動系統的主要功能及工作原理，幫助讀者更好地理解這一關鍵技術<span style="color: rgb(51, 51, 51);">。</span></p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">（一）驅動電機：新能源汽車的動力源泉</strong></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img data-ic="false" src="https://p3-sign.toutiaoimg.com/tos-cn-i-6w9my0ksvp/d615a5057470485ab12708d10a172a72~tplv-obj.image?
展開 汽車試驗：新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料試驗方法
驅動電機是新能源汽車的“心臟”，而稀土永磁材料則是驅動電機的首選材料。稀土永磁驅動電機可以大幅減輕電機重量、縮小電機尺寸、提高工作效率。
GB/T 39494-2020新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面涂鍍層結合力的測定 即將于2021年10月1日開始實施，主要適用于新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面的單層或多層涂鍍層結合力的測定，涂鍍層包括采用電鍍、電泳、噴涂、物理氣相沉積、化學鍍等技術的涂鍍層（帶有涂鍍層的稀土永磁材料以下簡稱涂鍍層產品）。
標準規定了新能源汽車驅動電機用稀土永磁材料表面涂鍍層結合力的測定方法。共包含四種方法，拉開法、剪切法、劃格法、熱震法，均為破壞性試驗方法。
一、拉開法
1、方法原理：將試柱用膠黏劑固定在涂鍍層上，利用拉力試驗機在涂鍍層的法線方向上連續地施加載荷，當該載荷大于涂鍍層的結合力時，涂鍍層即從基體上分離或涂鍍層的不同膜層分離。用破壞涂鍍層／基體界面間附著所施加的拉力與粘接面積的比值或破壞涂鍍層／基體界面間附著所施加的拉力來表示涂鍍層的結合力。
2、試驗設備與材料
1）高低溫沖擊試驗箱
用于涂鍍層產品的高低溫交變處理。可使用兩個獨立的溫度試驗箱或一個快速溫度變化的試驗箱。可采用人工或自動轉換方法，試驗箱應在３ｍｉｎ內完成高低溫轉換。
2）拉力試驗機
拉力試驗機的測力系統及同軸度應按照ＪＪＧ４７５—２００８進行校準，其精確度應為１級或優于１級。拉力試驗機橫梁應能保持空載速度在０.５ｍｍ／ｍｉｎ以內恒速運行，加卸力應平穩、無振動、無沖擊。
3）試驗組合
試驗裝置
拉開法試驗裝置如圖１所示。裝置Ａ適用于上下表面平行的涂鍍層產品。對厚度小于５ｍｍ的涂鍍層產品，為避免拉伸過程中因涂鍍層產品強度不夠而導致斷裂，宜在涂鍍層產品的另一面粘接一塊鋼片，使下夾具的力作用在鋼片上。對于厚度不小于５ｍｍ的涂鍍層產品，可不粘接鋼片。
展開 
新能源汽車驅動電機性能要求及類型對比
? 新能源汽車迎來快速增長期，帶動電機需求快速提升。2021年全球新能源汽車總銷量675萬輛，同比增長108%，其中我國總銷量為352.1萬輛，同比增長157.5%，為全球最大市場。作為三電之一的驅動電機，同樣進入高速增長期。經過測算，到2025年，我國驅動電機市場空間將達到361.38億元，五年CAGR為54.6%。
? 電機技術不斷革新，帶來行業發展機遇。國內外電動汽車電機主要朝以下幾個方面發展：高功率密度、電機冷卻方式發展多樣化、低成本化、高集成化、良好的振動噪聲特性和高效率。這些新的電機技術在實現單電機功率提升的同時也會提升單電機價值量。
? 驅動電機有望迎來量價齊升。為實現功率提升，電機扁線化已經是大勢所趨，2021年國內銷量排名前20的車型中，有一半車型已經開始裝配或選裝扁線電機。同時，雙電機車型滲透率也在進一步提升，預計到2025年雙電機滲透率將達到25%。隨著扁線電機滲透率的提升和雙電機車型比例的提升，2022年驅動電機行業將迎來量價齊升。
? 驅動電機規模效應逐步釋放。驅動電機行業屬于資本密集型產業，生產依賴于自動化線，固定投資大，每10萬套產能對應投資約6900萬元；且每款電機的開發費用不低，開發費約占總成本比重10%。未來隨著規模效應的顯現，盈利將會大幅改善。
驅動電機作為電動汽車驅動系統中的核心零部件，其性能直接決定了整車的動力
性能，故根據《新能源汽車驅動用永磁同步電機的設計》，相比于傳統的工業電機，
驅動電機對性能的要求有以下特點：
1）高功率密度，高比功率：驅動電機需要作為動力能源要驅動整車進行運動，
且相應速度要足夠快，故要求驅動電機具備高的功率密度。
展開 一文了解新能源汽車常用的驅動電機類型及原理
根據電磁場基本理論，伴隨磁場的存在，電機轉子的電磁轉矩同時存在，可以表示為式（3）。
如果開關磁阻電機的繞組在θ3和θ4之間開通和關斷，則電機作發電機機運行。此時，在電感下降區形成電流，則dL/dθ＜0，此時相繞組有電流通過，則產生制動轉矩（T（θ，i）＜0），若外界機械力維持電機轉動，則電機吸收機械能，并把它轉換成電能輸出，此時開關磁阻電機為發電機工作模式。
3.3開關磁阻電機的優缺點和應用范圍
開關磁阻電機的優點是結構簡單可靠，啟動性能好，效率高，成本低，可以通過改變導通、關斷角度和電壓來調速，擁有較寬的調速范圍和能力。開關磁阻電機的缺點是轉矩脈動較大，噪音較大。目前在一些小型電驅動車輛上使用，比如電驅動四輪代步車、巡邏車等。
4結束語
根據新能源汽車驅動電機自身的性能特點要求，目前市場上車型選用的驅動電機也各有不同。文中描述了目前常用的新能源驅動電機交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機的結構和工作原理，將有助于更好地了解驅動電機。
而且，由于每種電機的結構和原理不同，應用范圍也大不相同。根據國家的產業戰略規劃，圍繞環保型新能源汽車的電驅動系統方向進行的研究將會越來越廣泛，電機種類和技術水平也會不斷提高。
展開 新能源車用驅動電機定子繞組技術
1 驅動電機定子繞組的定義與功能
定子繞組是新能源車用驅動電機的動力心臟，通常指由多個線圈或者線圈組通過不同的繞制方式構成的對稱電路連接回路。如圖1，圖2所示，由聯合電子自主開發的分離式驅動電機定子繞組。在驅動工況下，當外部的電能通過高壓線束連接到定子繞組的輸入端子時，定子繞組可以將輸入的電能轉換成磁能并存儲在定轉子氣隙中，最終轉換為機械能提供驅動力。
新能源汽車講解丨常用的驅動電機類型及原理
但是，永磁同步電機中永磁材料通常采用釹鐵硼強磁材料，這種材料較為脆硬，受到強烈震動有可能碎裂；而且轉子采用永磁材料，在電機使用和過溫情況下會出現磁衰退，造成動力下降。目前，永磁同步電機在新能源汽車電機中應用比較廣泛，亞洲和歐洲新能源市場主要采用永磁同步電機作為新能源電機。
