直流电机是将直流电能转换成机械能的电机,是电机的主要类型之一，具有结构简单、技术成熟、控制容易等特点,在早期的电动汽车或希望获得更简单结构的电动汽车中应用,特别是场地用电动车辆和低速电动汽车。
直流电机分为绕组励磁式直流电机和永磁式直流电机。在电动汽车所采用的直流电机中,小功率电机采用的是永磁式直流电机,大功率电机采用的是绕组励磁式直流电机。
绕组励磁式直流电机根据励磁方式的不同,可分为他励式、并励式、串励式和复励式4种类型。
(1)他励式直流电机：他励式直流电机的励磁绕组与电枢绕组无连接关系,而由其他直流电源对励磁绕组供电。因此励磁电流不受电枢端电压或电枢电流的影响。永磁式直流电机也可看作属于他励式直流电机。
他励式直流电机在运行过程中励磁磁场稳定而且容易控制,容易实现电动汽车的再生制动要求。但当采用永磁激励时,虽然电机效率高,重量和体积较小,但由于励磁磁场固定,电机的机械特性不理想,驱动电机产生不了足够大的输出转矩来满足电动汽车启动和加速时的大转矩要求。
(2)并励式直流电机：并励式直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联,共用同一电源,性能与他励式直流电机基本相同。并励绕组两端电压就是电枢两端电压,但是励磁绕组用细导线绕成,其匝数很多,因此具有较大的电阻,使得通过它的励磁电流较小。
(3)串励式直流电机：串励式直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后,再接于直流电源,这种直流电机的励磁电流就是电枢电流。这种电机内磁场随着电枢电流的改变有显著的变化。为了使励磁绕组中不引起大的损耗和电压降,励磁绕组的电阻越小越好,所以串励式直流电机通常用较粗的导线绕成,它的匝数较少。
串励式直流电机在低速运行时,能给电动汽车提供足够大的转矩,而在高速运行时,电机电枢中的反电动势增大,与电枢串联的励磁绕组中的励磁电流减小,电机高速运行时的弱磁调速功能易于实现,因此串励式直流电机驱动系统能较好地符合电动汽车的特性要求。但串励式直流电机由低速到高速运行时弱磁调速特性不理想,随着电动汽车行驶速度的提高,驱动电机输出转矩快速减小,不能满足电动汽车高速行驶时由于风阻大而
需要输出较大转矩的要求。串励式直流电机运行效率低;在实现电动汽车的再生制动时,由于没有稳定的励磁磁场,再生制动的稳定性差;另外由于再生制动需要加接触器切换,使得驱动电机控制系统的故障率较高,可靠性较差。另外,串励式直流电机的励磁绕组损耗大,体积和重量也较大。
(4)复励式直流电机：复励式直流电机有并励和串励两个励磁绕组,电机的磁通由两个绕组内的励磁电流产生。若串励绕组产生的磁通势与并励绕组产生的磁通势方向相同,称为积复励。若两个磁通势方向相反,则称为差复励。
复励式直流电机的永磁励磁部分采用高磁性材料钕铁硼,运行效率高。由于电机永磁励磁部分有稳定的磁场,因此用该类电机构成驱动系统时易实现再生制动功能。同时由于电机增加了增磁绕组,通过控制励磁绕组的励磁电流或励磁磁场的大小,能克服纯永磁他励式直流电机不能产生足够的输出转矩来满足电动汽车低速或爬坡时的大转矩要求,而电机的重量或体积比串励式直流电机的小。
各种励磁方式直流电机的电路如图1-71所示。图中,Ia为电枢电流,If为励磁电流，U为电源电压,Uf为励磁电压;I为负载电流。
电动汽车所使用的直流电机主要是他励式直流电机(包括永磁式直流电机)、串励式直流电机和复励式直流电机3种类型。
小功率(100W~10kW)的直流电机采用的是小型高效的永磁式直流电机,可以应用在小型、低速的搬运设备上,如电动自行车、休闲用电动汽车、高尔夫球车、电动叉车等。
中等功率(10~100kW)的直流电机采用他励、复励或串励式,可以用于结构简单、转矩要求较大的电动货车上。
大功率(>100kW)的直流电机采用串励式,可用在要求低速、大转矩的专用电动车上,如矿石搬运电动车、玻璃电动搬运车等。
