引言：21世纪以来，科学技术的发展取得了明显的进步，国民的生活水平和质量也因此得到了较大的提升，汽车作为人们的代步工具，如今已经成为家家户户必备的设备，汽车工业也因此取得了不小的成绩。汽车需求的增加以及汽车工业的发展给人类赖以生存的环境带来了巨大的压力，环境污染变得日趋严重，科技为汽车工业的发展注入了新的发展方向，新能源汽车应运而生，经过了将近180多年的发展，新能源汽车已经开始趋向于成熟化。近些年来，永磁同步电机广泛应用于新能源汽车，使得永磁同步电机技术在新能源汽车的应用分析变得更加重要，因此，本文主要阐述了应用于新能源汽车的电机种类，通过分析永磁同步电机的具体工作原理，给出了永磁同步电机在新能源汽车中的应用分析，为新能源汽车电机技术的发展提供理论基础。
一、适用于新能源汽车的电机种类
新能源汽车指的是结合先进的驱动技术和动力控制技术，采用专门的燃料作为其动力源的一类汽车，该类汽车所采用的电机与普通工业所采用的电机具有较大差别，新能源汽车对采用电机的要求相对较高，不仅需要其可靠性高、结构简单及成本较低，而且还需要电机具备较高的效率、功率以及起动的转矩也应较大[1]。通常来说，新能源汽车常用的电机分类为交流异步电机、开关磁阻电机以及永磁同步电机，下面是各类电机的主要优缺点：
1.交流异步电机
交流异步电机的主要优点是可靠性高且价格低，这也是交流异步电机被广泛应用的主要原因，但是该电机的调速范围较小、控制较为复杂且功率密度很低，所以交流异步电机通常是用到新能源客车中，新能源小汽车很少采用。
2.开关磁阻电机
开关磁阻电机的主要优点是电路较为简单、功率密度高、体积小且价格低，另外其调速范围也较宽，但其控制系统较为复杂、噪声和震动较大且会对车辆的直流电源产生较大的脉冲电流，导致该电机通常用于大型客车。
3.永磁同步电机
永磁同步电机的主要优点是可靠性和调速精度较高、操控性能好且功率密度较大，永磁同步电机在调节电机的频率和电流时，由于其内部是安装有永磁体的，这就使得电机的调节速度的范围相对较大，另外，电机的结构相对比较简单，使得它的质量轻而且体积小，再加上电机本身所具有的密封性强、发热小等特点，永磁同步电机在新能源汽车中得到了广泛的应用，但其缺点也较为明显，即成本很高且最大功率也较低[2]。
二、永磁同步电机的具体工作原理
永磁同步电机，顾名思义，指的就是在该电机中安装有永磁体，它是由转子和定子两部分组成的。其中，转子包含有转轴、永磁体以及转子铁心，转子的相关结构在选择的时候，应该要满足电机运行过程中的动力性能和提速性能，而且还要提高其反应能力，另外，还应该选取一定的结构来提高逆变器和电机的利用率，确保电机在运行过程中能够安全可靠的进行高速运转。定子主要由绕组和铁心所构成，为了降低电机运转中的铁耗，可以采用叠片的结构，绕组的方式主要包括分布绕组和集中绕组，倘若电动机的极数相对比较多，则可以进行分数槽的形式来绕组。
永磁同步电机在正常工作时，将交流电通入到电机中的定子中，然后在定子绕组中会形成旋转磁场，电机中的永磁体被固定安放，便会形成特定的磁极，根据磁极的特性，由于旋转磁场的出现，就会带动电机中的转子产生旋转，进而产生驱动能力[3]。目前使用的永磁同步电机很大一部分是采用的内嵌式的结构，主要是因为内嵌式结构的永磁同步电机能够将磁阻的转矩充分应用，在相同的电机磁场条件下，磁阻转矩的充分利用可以使得电流的释放减少，这就增加了电机的功率，而且也减少了电机的主要组件，如控制器等，达到了降低成本的作用。另外，拥有较高磁阻转矩的电机可以具备更高的带速，这就有利于提高电机的工作效率，而且还可以扩大整个电机系统转速的范围，电磁噪声的现象也能得到有效地改善[4]。
通过以上分析，可以发现永磁同步电机的启动主要是通过转子绕组的异步转矩来完成的，电机在启动之后，转子绕组就会停止发挥作用，直到电机的下次启动，因为该类电机中存在有永磁体，定子绕组所产生的磁场通过与永磁体所产生的磁场发生作用来产生所需的驱动转矩，进而驱动汽车运行。
三、永磁同步电机在新能源汽车中的应用
传统上，新能源汽车所使用的驱动电机均是直流电机，但是直流电机却有相当大的缺陷，如：电机运转的时间如果较长，则会给电机带来一定的损失，直接就提升了对电机的维护成本；直流电机的结构也较为复杂，导致直流电机的转速被限制在一定的范围，而且其瞬时的过载性能较差；直流电机在实际的运转中，电刷会火花，导致电机中的转子出现发热的情况，使得汽车中的其他电器受到一定的影响。另外，近些年来也出现了一些异步电动机的使用者，它的管理较为便捷，而且费用低，但是由于其调速性能差且效率很小，再加上其使用模型较少，导致该电机具有一定的局限性[5]。结合永磁同步电机的优点及其在控制方面的优势，使得永磁同步电机具有较大的优势，目前永磁同步电机应用于新能源汽车中主要是通过其控制方法所体现的，它的控制模式及其应用主要是：
1.直接转矩控制
在正常的矢量控制中，一般是需要转子磁链和旋转坐标变换的，但是直接转矩控制是不需要的，直接转矩可以把电流作为其控制对象，省去了变换旋转坐标和转子磁链的过程。在控制网络中，电压矢量的输入是相对独立的，它直接地控制着转矩以及磁链，直接转矩控制的结构构成相对比较简单，而且会受到电机相关参数变化的影响，通过直接转矩控制可以使得电机的动态性能变得更加优良。但是，电动汽车在实际运行过程中，直接转矩控制的具体实现需要考虑到汽车运行的复杂工况，使得直接转矩控制在汽车驱动控制系统中很难得到具体的应用，这也就缩减了直接转矩控制的应用范围。
2.矢量控制
永磁同步电机中矢量的控制又被称为磁场方向的控制，它的基本原理是：通过将电机中转子的磁链旋转空间矢量当作是具体的参考指标，然后把定子中的电流分解为相互正交的两个分量，其中一个矢量的方向是与电机中转子磁链的方向相似，它主要用来展示定子电流的激励；另外一个矢量与磁链的方向垂直，记为正方向。永磁同步电机在实际的运行中，它的工频和转速是一致的，严格处于同步状态，这就使得它的转差率保持在零值，也正是由于它的这一特性，使得转子参数对矢量控制的制约变得更低，永磁同步电机很容易就可以实现矢量控制。另外再加上永磁同步电机的控制结构相对比较简单，控制软件很容易就可以实现其控制效果，因此，永磁同步电机在调速网络里的应用较为广泛。
3.性能控制
永磁同步电机的额定电压并不起决定性的作用，首先，新能源汽车所使用的电机通常使用的都是交流电，而车辆所配备的电源均是直流电源，这就需要制造商通过相关的控制器将直流的电源转换为交流，以交流电的形式传输到电机当中，在这个过程中，就需要耗费一部分的电压来实现电流形式的转换。电机在实际运行过程中，其会产生一个长期运行的工作点，这个工作点就可以称为电机的额定功率或者额定转矩，一般来说，额定的转矩就意味着电机的功率和扭矩都应该是连续的。
4.恒压频比开环控制
永磁同步电机在实际运行中，该控制方法会产生一定的损耗，但是损耗的具体内容是电机外部所受到的损耗，即频率或者电压的损耗。其实际的控制过程为：电压和频率通过控制网络输入到相应的调节器，经过控制策略中的逆变器的作用，会产生相应的交变正弦电压，该电压会输入到永磁同步电机的定子绕组中，通过施加预定电压的作用，定子便会以一定的频率进行运转，这样恒压频比开环控制就算实现了。根据以上描述，我们可以发现该控制方法的控制策略相对比较简单，而且其工作速度也是由工作频率所决定的，但是该控制方法也有其缺陷，因为其没有将位置以及转速等反馈信号引入到整个控制过程中来，所以导致我们很难精确的把控电机的电磁转矩，并且无法及时确定电机的运行情况，这就会导致永磁同步电机在实际的运行中出现失步的情况，特别是在电机的负载受到突然的加速或者加载的时候，这种情况极易发生。另外，该控制方法并没有快速的动态回应特征，使得它的控制效果及水平较差。通常来说，该控制方法只用于需要进行调速的普通变频器中[6]。
结束语：
新能源汽车的发展进步是与科技的创新紧密相连的，经过了将近两个世纪的发展，新能源汽车已经逐渐趋于成熟，并朝着市场化的方向发展，国民对新能源汽车的需求也在不断扩大，再加上国家关于新能源汽车相关政策的发布，都广泛推动了新能源汽车的发展。传统上新能源汽车的电机已经逐渐不适用于当今时代的发展，新的电机技术也广泛应用到了新能源汽车当中，其中永磁同步电机是新能源汽车中应用最为广泛的一种电机。本文主要介绍了现如今新能源汽车所用电机的主要类型，并针对其中应用广泛的永磁同步电机的工作原理进行了阐述，给出了永磁同步电机在新能源汽车中的应用，为新能源汽车电机的发展提供借鉴。
参考文献：
[1]徐金，新能源汽车电机的发展分析[J].现代制造技术与装备，2017（09）：19-22.
[2]张元元，于蓬，王健，电机参数对电动车传动系统扭转振动的影响分析[J].机电工程，2020（02）：144-149.
[3]冯辉宗，肖瑞，黄智宇，车用永磁同步电机启动过程分析和实现[J].控制工程，2013（A1）：163-166.
[4]段壳，沈天赐，新能源汽车中交流永磁电动机技术的应用[J].汽车实用技术，2017（16）：105-107.
[5]霍本杰，韦思如，新能源汽车中永磁同步电机技术的应用研究[J].装备制造技术，2019（01）：166-168.
[6]丁荣军，刘侃，新能源汽车电机驱动系统关键技术展望[J].中国工程科学，2019（03）：56-60.
作者简介：党凯文，男，（1995年-），甘肃庆阳人，汉族，本科在读，研究方向：物联网工程；孙歆钰（1981-），女，湖北荆门人，汉族，副教授，硕士，研究方向：电气自动控制。
