在新能源汽车发展中，电机类型主要有永磁同步电机和交流异步电机，其中交流异步电机在我国电动汽车中应用占比相对较低，其主要运用在美国以及欧洲的电动汽车公司中，如特斯拉汽车使用的就是交流异步电机，这与特斯拉的技术路线有关，同时也与美国高速公路网的发展有关。与永磁同步电机相比，交流异步电机价格相对较低，高速效率性能好，其体积较大的缺点不会对美国汽车的应用产生较大影响。而在中国、日本等国家的电动汽车行业中，永磁同步电机是应用最为广泛的电机，这是与当前我国国内道路较为拥堵的国情相契合的，永磁同步电机能够在频繁的启停以及加减速操作中依旧保持高效率。另外，我国稀土储量总量比较大，永磁同步电机生产制造中稀土是非常重要的原材料，这也是促使我国电动汽车应用永磁同步电机的重要有利因素。我国国内的新能源汽车公司中，占比超过百分之九十的电动机都采用的是永磁同步电机。电动机是电动汽车的核心部分，电动机的性能直接决定着整车的性能，因此，随着我国新能源汽车行业的高速发展，永磁同步电机也必然会拥有非常良好的发展前景。
1 新能源汽车概述
所谓新能源汽车指的是利用电动、氢能等能源作为动力能源的汽车的统称，这一概念与传统的石化燃料能源汽车相对应。
目前，新能源汽车基于驱动能源的不同，可以将其划分成纯电动、混合动力、燃料电池电动以及氢动力等多重类型，其中氢动力又可以划分成内燃机燃烧氢气与氢燃料电池两种类型。除内燃机燃烧氢气的类型，其它类型的新能源汽车都会使用到电动机，且电动机是其核心部件之一。
在纯电动汽车中，最常见的电机类型就是永磁同步电机和交流异步电机。其中永磁同步电机具有调速范围广、可靠性高等优势特征，因此在当前的纯电动汽车领域应用越来越广泛。但是在电动汽车发展的早期阶段，直流电动机使运用最多的一种类型，但是由于其结构复杂、瞬时过载性能以及电机的转速会受到较大的限制；同时直流电动机在长时间的运行过程中能量损失较为严重，后期的维护成本也比较高，这些缺陷和不足导致直流电动机逐渐被弃用。交流异步电动机虽然生产制造简单，但是其调速性能较差，从其当前在我国电动汽车领域的占比来分析，交流异步电动机很难成为主流趋势。
所以，可以说永磁同步电机在我国新能源汽车领域占据着绝对的优势，对永磁同步电机在新能源汽车领域中的应用进行研究具有非常重要意义。
2新能源汽车发展的关键技术分析
2.1电池技术
2.1.1全固态锂电池
全固态锂电池结构中不含液体，以固态形式进行储能，其由正负极材料及电解质构成。其中的电解质同样为固态结构，在该结构下可更好地聚集带电离子，增大电池容量，在同样电量条件下，全固态锂电池体积更小。结合新能源汽车中的纯电动汽车来看，其续航里程多处于300~500km范围内，而固态电池能量密度范围为400~600Wh/kg，超出当前动力电池能量密度三倍，新能源汽车应用全固态锂电池后可进一步提升续航里程，预计可达上千公里，缓解新能源汽车“里程焦虑”难题。
随着动力电池技术的成熟，可更好地助力于新能源汽车，解决新能源汽车难题，加强新能源汽车推广应用，降低汽车带来的污染问题。
2.1.2太阳能电池技术
太阳能电池为光电半导体薄片，在光化学效应、光电效应作用下，将光能转变为电能，将太阳能电池应用到新能源汽车在可将光能作为动力源，因此能源成本基本为零，相较于燃料电池与锂电池，太阳能电池具有显著优势。太阳能电池的应用可使新能源汽车便捷化获取能源，可解决新能源汽车充电慢、充电难的问题，但由于太阳能电池板易破损，电池薄膜成本高，导致太阳能电池无法在新能源汽车中大规模应用，但太阳能电池仍为新能源汽车产业的关键技术。
2.1.3燃料电池
燃料电池以氧气与燃料为原料，借助电化学反应生成电能，无须机械传动部件，故而有害气体排放量较低，且使用寿命较长，与可持续发展及生态环保的时代主题相吻合。结合新能源汽车来看，氢燃料电池更符合新能源汽车未来发展趋势，将不再采用柴油、汽油能源，降低能源损耗，同时氢燃料电池的电化学反应产物为水和热，可实现零污染；且氢燃料电池续航能力强，可满足新能源汽车长时间行驶需求。在未来新能源汽车发展中，氢燃料电池将得到进一步应用。
2.1.4无线充电技术
“里程焦虑”为限制新能源汽车发展推广的主要因素，引发该焦虑的原因在于电池能量密度技术无法满足长里程的需求，导致新能源汽车续航能力不佳。想要促进新能源汽车发展，应对新能源汽车充电方式进行改良，引入无线充电技术及换电池技术。无线充电技术无须借助线缆即可进行充电，可按功率大小分为小功率和大功率无线充电方式。其中小功率无线充电主要凭借电磁感应完成，而大功率无线充电则运用谐振原理完成，借助供电设备传输电能，对于新能源汽车而言，大功率无线充电方式为主要无线充电方式。除此之外，动态无线充电道路概念的提出与研发应用为新能源汽车的发展提供了极大助力，使新能源汽车能够在道路行驶过程中即可完成充电。
2.2电动机及电控技术
电机与电控技术是新能源汽车发展的核心技术，电机能够将电池组中的电能转变为动能，并将这些动能逐步传输至传动轴，在传动轴作用下驱动轮胎转动，继而实现了新能源汽车行驶。新能源汽车中电机实现了对传统汽车中变速箱以及发动机的取代，所以有效简化了电动汽车的结构。在新能源汽车中，电机控制器主要用于调节校准整车性能，智能电机控制器不仅可精准操控车辆行驶数据，还可切实激发出电机、电池性能。在行驶期间，电机控制器需控制驱动电机，将动力电池所提供的直流电转变为电机驱动所需的交流电，通过控制输入电流频率与配合传感器实现电机控制，保障电机性能，使新能源汽车稳定行驶。
2.3辅助驾驶技术
除电池技术与电机、电控技术外，辅助驾驶技术同样影响着新能源汽车的发展，使新能源汽车驾驶过程更为便捷安全，为驾驶者提供优质体验。
辅助驾驶技术为驾驶员提供服务的方式主要可分为信息与控制两大类，其中信息类辅助驾驶技术可为驾驶员提供车载娱乐、车载互联网信息，并可提供与驾驶过程相关的信息辅助，如传感探测、决策预警等；控制类辅助驾驶技术可帮助驾驶员监控驾驶环境，进行自动驾驶。从技术方面来看，新能源汽车信息类辅助驾驶技术主要依托于人工智能实现，而控制类辅助驾驶技术则主要依托于自动驾驶。
3 永磁同步电机在新能源汽车中的运用分析
3.1 永磁同步电机的优点分析
永磁同步电机具备高效率、大调速范围、小体积、低重量、强密封性以及后期免维护等优势特征，具体如下：
（1）高效率。由于其励磁磁场（转子磁场）是由磁铁提供的，所以部分励磁磁场所需的电能被省略。
（2）调速范围大：由于永磁同步电机实际运行中是以永磁体作为励磁磁场的，因此其调节电流与频率能够在很大范围内调节电机的功率和转速。
（3）体积小、重量低：永磁同步电机的结构较为简单，因此无论是体积还是电机的总重量都更小。
（4）密封性强，后期免维护：永磁同步电机在实际的运行过程中发热量很小，且在生产制造过程中密封性非常强，后期不用定期的进行维护就能够长时间使用。
3.2 永磁同步电机定子结构设计
3.2.1 长径比选择
永磁同步电机设计过程中，定子长径比的设计直接关系到电动机的体积与重量，因此，相关工作人员需要结合实际需求来合理的选择长径比，在提升电机功率密度的同时尽可能的缩减其体积与重量。
3.2.2 极对数选择
当电机的槽极比已经确定的前提下，电机极对数的增加会导致定子铁芯轭部用铁量下降，电机整体的体积与重量也随之降低；但与此同时，电机输入电流的频率也会增大，使铁耗变大，整体运行效率降低。所以，在对新能源汽车永磁电机进行设计时，要结合实际需求对极对数进行合理的设置，只有这样，才能够确保电机具有较高的功率密度。
3.2.3 电负荷选择
当电机热负荷保持恒定的前提下，电机转子的体积会对着负荷的提升而逐渐缩减，电机中的铜量会逐渐上涨。所以，在对新能源汽车永磁电机进行设计时，需要从整体上进行考量，使电机的铁芯质量以及用铜量达到平衡，只有这样才可以实现电机质量和效率的最优解。，
3.3 永磁同步电机转子设计
3.3.1 电机气隙长度选择
通过对永磁同步电机的整体性能进行分析能够得知，伴随着其转子气隙长度的增加，其功率因数也会随之变大，使电机整体效率提升，调速范围增加，然而与此同时也会导致电机运行过程中的振动与噪声变大。所以，在永磁同步电机转子设计过程中，需要从整体上分析电机的振动、噪声、功率因数以及成本等因素。
3.3.2 永磁体布局方式选择
关于永磁体布局方式的选择，使用有限元仿真软件对永磁体布局方式进行分仿真，根据仿真结果能够得知永磁体利用率最佳的一种布局方式是V 型内置式布局。这种布局方式能够使永磁励磁集中化，使漏磁降低，这样即便在电机转速很高时，依旧可以具备比较大的输出功率。
3.3.3 转子表面气隙结构设计
永磁同步电机结构设计过程中，转自表面气隙结构的设计直接影响到其运行的平稳性，因此，设计人员必须要从全局进行分析，综合考量电机振动、噪声、效率等因素，进一步对气隙结构进行优化，尽可能的提升气隙磁密和反电势正弦性。
3.4 永磁同步电机的温升与振动
在永磁同步电机应用中，温升与振动是需要重点考量的两个关键点。
3.4.1 电机温升
电机电磁设计的实质从温升限值出发，确定电机各部分的几何尺寸，电机温升也是除磁路饱和外限值电机输出转矩的重要限值因素。所以，工作人员需要合理的利用有限元仿真软件对电机温升情况实施仿真，并依据结果来合理的选用电机材料、结构、构件尺寸等。另外，通过对电机机壳表面结构进行优化也是有效控制电机温升的重要举措。
3.4.2 振动和噪声
永磁同步电机的噪声通常是因为磁通振荡所引发的。在电机运行过程中，因为永磁同步电动机磁极质量集中，在磁拉力和集中力的相互作用下，电机的座体就容易出现振动现象。一般来讲，降低磁通振荡和振动电磁力可以通过对磁极系数和转子磁极形状的优化来实现。与此同时，电机的转子、定子在运行中，由于共振也会导致噪声的出现。共振是无法完全避免的，然而在实际设计过程中，可以通过材料的选择，增加齿频与机壳、端盖等构件的固有频率差异，可以有效降低共振与噪声的分贝。
3.5 永磁同步电机的控制系统分析
在电动车领域，永磁同步电机的控制系统也是非常关键的，控制系统的优劣直接影响到车辆行驶的平顺性与稳定性，所以，必须要做好电机控制系统的设计与优化。
电机控制系统主要由硬件和软件两部分共同构成，其中硬件部分涉及到主电路、控制电路、检测电路等。其中主电路中最重要的部件为绝缘栅双极型晶体管（IGBT）模块，而控制电路中的绝对核心是汽车级芯片，电路和芯片共同组成了电机的质量控制系统，另外，控制系统还具备对电机的故障检测与保护作用。软件部分包含若干子程序，其最重要的功能是实现对参数的设定、转速的计算以及PWM输出等。
在控制系统的设计过程中，工作人员基于尽可能的提升系统性能的考量，选择使用SVPWM算法，该算法的应用不但能够有效提升电池组电压的利用率，同时还能够使电流谐波以及电机转矩脉动降低。另外，在每个PWM周期内对部分PWM脉宽进行修正，这样就能够较好的避免死区效应导致的电机输出波形畸变问题，弱化误补偿所引发的各种影响。
选择使用空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法，再加上检测电路的实时数据，可以使得控制器及时的获取电机运行参数和整车运行参数，整个控制器系统采用速度和电流双闭环控制，内置速度控制闭环能够实现转速无静差调节的目的，内置电流控制环使转矩响应时间<10ms，实现1%高精度闭环控制，这样就能够更好的保证电机运行过程中电流与频率输出的稳定性，同时还可以保证各项控制指令的快速响应，为车辆的平稳运行奠定良好的基础。
4 结束语
通过上述分析能够得知，在当前环保的高压态势之下，新能源汽车已经成为汽车行业的重要发展趋势。电动机作为新能源汽车的核心部件，其性能直接影响电动汽车的整车成本与行驶性能，所以近些年电动机成为了新能源汽车领域的一个研究热点。永磁同步电机和交流异步电机是电动汽车领域中应用最广泛的电机类型，交流异步电机主要运用在欧美一些电动汽车公司中，我国和日本的电动汽车中永磁同步电机占据着绝对的优势。永磁同步电机具有高效率、调速范围大、体积小、密封性强、免维护等优势，因此，对永磁同步电机在新能源汽车上的应用进行研究，对于促进新能源汽车行业的健康发展具有重要价值。
参考文献：
[1]王欢,陈学永.新能源电动汽车用永磁同步电机角度偏移对转矩输出控制的影响分析[J].小型内燃机与车辆技术,2021,50(05):32-35.
