2.3永磁同步电机
    永磁同步电机具有高功率密度、高效率、易散热、高可靠性和较好的动态性能等特点，是当前电动车辆驱动用电机的研究热点。
    永磁同步电机可分为交流永磁同步电机（PMSM），直流无刷永磁电机（BLDCM）和新型永磁电机〔混合式永磁电机（HSM）、续流增磁永磁电机）三大类，目前电动汽车主要采用的是前2类。
    2.3.1交流永磁同步电机（PMSM）
    交流永磁同步电机是反电动势波形和供电电流波形都是正弦波的交流永磁电机，又称为正弦波永磁同步电机，采用定子磁场定向矢量控制及转子连续位置反馈信号来控制调速或换向。
    电机由定子和转子组成，定转子之间有气隙，定子和普通交流电机相同，定子槽内嵌入三相绕组。转子采用永磁体励磁，根据永磁体在转子上安放的位置不同，转子可分为3种结构：①永磁体表面凸出式结构，电机的极性是隐极式；②永磁体表面嵌入式结构，电机的极性是凸极式（凸极度低）；③永磁体内置式结构，电机的极性是凸极式（凸极度高）。
    永磁同步电机所用的永磁材料一般为钦铁硼，由于钦铁硼永磁材料具有很高的剩余磁感应强度、矫顽力和最大磁能积，故可大大地提高电机的功率质量比。采用钦铁硼制成的永磁同步电机的体积较小，质量较轻，得到广泛的应用。
    永磁同步电机根据转子对定子的相对位置不同，可分为3种：①外转子式，将内定子固定在电机的中心，外转子处在内定子外圆外，围绕电机的中心作旋转运动。②内转子式，是将外定子固定在电机的中心，内转子在定子内腔内，围绕电机的中心作旋转运动。外转子式和内转子式2种方式属于圆柱式电机，气隙是圆柱面的，气隙磁场是径向的，称为径向磁场电机，普通的永磁电机均属此类。③盘式，与圆柱式电机不同，其定、转子均为圆盘形，在电机中对等放置，气隙是平面型的，气隙磁场是轴向的，故又称轴向磁场电机。其结构简单紧凑，轴向尺寸短，有较高的功率和质量比。
    以上3种结构的电机各有特点，但相比之下，现在电动汽车上采用较多的是内转子式电机。
    交流永磁同步电机无需励磁电流，效率和功率因数高，体积小，结构简单可靠；PMSM交流伺服系统具有频带宽、反应快、精度高、调速范围宽等特点；功率驱动器静止无噪音、运转时无电火花。因此在低速直接驱动的场合，PMSM具有比交流感应电机及直流无刷永磁电机更优越的性能。
    自20世纪80年代以来，随着微电子、电力电子技术、永磁材料技术和交流可调速驱动技术的发展，交流永磁同步电机驱动系统技术有着长足的进步。90年代后，采用全数字控制的正弦波永磁交流驱动系统，技术上已趋于完全成熟，并实现了商品化。由于具有十分优良的低速性能，又可实现弱磁高速控制，拓宽了系统的调速范围，进一步满足了电动汽车高性能驱动的要求，随着永磁材料技术及控制技术的飞速发展，又进一步提高了PMSM性价比，因此PMSM在电动汽车驱动系统上的应用会越来越广泛。
    永磁同步电机的机械特性如图4所示。永磁同步电机在新能源电动汽车上的应用实例如表3所示。



    2.3.2直流无刷永磁电机（BLDCM）
    直流无刷永磁电机是在传统直流电机基础上发展起来的，其电磁结构和传统直流电机一样，是反电动势波形和供电电流波形都是矩形波的直流永磁电机，又称为矩形波永磁同步电机。
    BLDCM电机定子采用集中绕组，内置PTC热敏电阻进行热保护，霍尔元件作为位置传感器，在转子中嵌入永磁体，通过转子位置传感器、控制电路和换向电路共同构成电子换向，代替电刷机械换向的作用，取消了电流的滑动接触机构。电机相数可有三相、四相、五相甚至十几相等，采用自然冷却或外加风机对电机进行强迫通风冷却。
    当定子绕组为星形接法时，直流无刷永磁电机的控制器采用半桥电路或全桥电路；定子绕组为三角形接法时，只能采用全桥电路。电机的极数少时其效率高，极数多时则转矩脉动小，但极数过多会导致结构复杂和控制功率开关管增加，成本相应变大，目前采用最多的是三相全桥星形两两通电的驱动控制方式。
    基于直流无刷永磁电机其原理上存在的固有缺陷，如运转时存在着转矩脉动较大、铁心附加损耗大等缺点，限制了它在高精度、高性能要求的驱动场合的应用，尤其是在低速直接驱动场合，因此适用于一般的精度及性能要求的场合。
    但是BLDCM电机结构简单，质量轻，维护方便，无转子损耗，易实现高速和快速制动，高效率，动态响应性能好，控制简单，机械特性较硬，具有和传统直流电机一样好的转矩一转速控制特性，能实现大范围调速和定位控制，成本低，对于在运行在恶劣环境下的电动汽车而言，无疑特别地适用，因此其在电动汽车中的应用有日益扩大的趋势。
    直流无刷永磁电机的机械特性同图4。直流无刷永磁电机在新能源电动汽车上的应用实例如表4所示。

    2.3.3新型永磁电机
    1）混合式永磁电机（HSM）在电动汽车上采用混合式永磁电机，是电动汽车用驱动电机的一个新的研究方向，目前大量商业化应用尚未开始。混合式永磁电机从原理上说可以有很多种，但目前只有以下3种。
    第1种是永磁和磁阻的混合，它有2种混合方式，一是将永磁体嵌入转子回路中，永磁同步电机同时产生永磁转矩和同步磁阻转矩；二是把永磁体和开关磁阻结构结合起来，成为具有高效、高功率密度和宽调速范围的双凸极永磁电机（DSPM）。
    第2种是把永磁体嵌入磁滞环内表面的槽中，综合利用永磁转矩和磁滞转矩。这种磁滞混合电机具有启动转矩高、运行平稳、噪音低等独特的优点，很适用于电动汽车。
    第3种是把永磁体置于转子内，直流励磁绕组安放在定子上，通过控制励磁电流的大小和方向，很容易调节电机的气隙磁通，达到满足电动汽车要求的转矩／转速特性。
    2）续流增磁永磁电机续流增磁永磁电机是一种复合励磁的特殊直流电机，它兼顾了串励直流电机和他励直流电机的优点，采用稀土永磁和增磁绕组复合励磁方式，转子采用无槽结构，增磁绕组接在电机的续流回路中，利用续流回路内的电流进行增磁，和稀土永磁体共同产生复合磁场，产生全新的自动弱磁调速理念，很好地满足电动汽车低速增磁增矩、高速弱磁增速的特性要求；双象限范围运行，实现电动汽车再生制动；采用PWM控制，运行时噪声低，具有独特的优越性。

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