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淺談新能源汽車電動機,三相異步對比永磁同步,孰優孰劣?

淺談新能源汽車電動機,三相異步對比永磁同步,孰優孰劣?

文/桃李

在過去的燃油車時代,我們買車時總會讨論車子的發動機好不好,畢竟發動機的性能決定着車子的駕駛體驗,而到了新能源電動汽車時代,由于不需要使用汽油作為燃料,傳統的發動機就變成了我們現在所說的電動機。與發動機一樣,電動機的好壞同樣關系着車子的整體性能,影響着駕駛體驗。

淺談新能源汽車電動機,三相異步對比永磁同步,孰優孰劣?

大家在選車時,肯定都會去檢視車輛的一些相關參數資訊,而在電機類型部分會看見“永磁同步”和“交流異步”的字樣,這兩個其實就是目前新能源電動汽車常用的兩種電動機,對于它們,可能大部分消費者都不是很了解,那麼下面就給大家簡單講講這兩者有什麼差別,看看到底誰更好呢。

淺談新能源汽車電動機,三相異步對比永磁同步,孰優孰劣?

關于電動機,我們首先要知道,它的作用是将電能轉化為機械能,進而驅動車子前進。目前新能源電動汽車常用的電動機主要有兩種,分别是三相異步電動機和永磁同步電動機,兩者最大的差別在于轉子速度是不是與定子旋轉的磁場速度相同,如果速度相同,就叫同步電機;如果速度不同,就叫異步電機。具體到内部的結構和用途,兩者有很大的差別。

永磁同步電動機一般由定子,轉子,端蓋等部件組成。定子由疊片疊壓而成以減少電動機運作時産生的鐵耗,其中裝有三相交流繞組,稱作電樞;轉子可以制成實心的形式,也可以由疊片壓制而成,其上裝有永磁體材料。

在電動機的定子繞組中通入三相電流就會形成旋轉磁場,由于在轉子上安裝了永磁體,永磁體的磁極是固定的,根據磁極的同性相吸異性相斥的原理,在定子中産生的旋轉磁場會帶動轉子進行旋轉,而轉子的旋轉速度與定子中産生的旋轉磁極的轉速相等。

淺談新能源汽車電動機,三相異步對比永磁同步,孰優孰劣?

三相異步電動機的構成與永磁同步電動機類似,定子由定子鐵芯和繞組構成,定子鐵芯通常由很多圓環狀的矽鋼片疊合在一起組成,這些矽鋼片中間開有很多小槽用于嵌入定子繞組(也稱定子線圈),矽鋼片上塗有絕緣層,使疊片之間絕緣。

轉子由轉子鐵芯,繞組和轉軸構成,不同與永磁同步電機的轉子,三相異步電機的轉子沒有永磁材料。轉子鐵芯是由很多外圓開有小槽的矽鋼片疊在一起構成的,小槽用來放置轉子繞組,轉軸則嵌套在轉子鐵芯的中間。

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當定子繞組通三相交流電後會産生旋轉磁場,轉子繞組受旋轉磁場作用而旋轉,它通過轉子鐵芯帶動轉軸轉動,将動力從轉軸傳遞出來。而三相異步電動機轉子的轉速低于旋轉磁場的轉速,轉子繞組因與磁場間存在着相對運動而産生電動勢和電流,并與磁場互相作用産生電磁轉矩,實作能量變換。

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永磁同步電機效率較高,同時其體積可以減小,另外轉子轉動慣量小,故動态性能好,噪音小,低效率時有較大的功率和轉矩輸出;劣勢主要集中于成本高,永磁體依賴稀土,如果想要大的功率,就要大塊的永磁體,造價高;另外它在高溫之類的惡劣環境下容易退磁。

而三相異步電機異步電機,成本十分低廉,工藝簡單、運作可靠、維修友善等特點,能夠在複雜的工作環境中工作,也對周圍工作溫度的大幅度變化有比較強的适應能力,且自身就具有啟動高轉矩、高速轉矩調整。但在同樣的功率和扭矩下,異步電機所需要的體積和重量要遠大于永磁同步電機。

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而關于電機的選擇,取決于主機廠最終的車型的定位以及能耗的政策。當汽車處于高速行駛時,三相異步電機能夠保持高速運轉和高效的電能使用效率;而在面對反複啟停、加減速時,調速性能好的永磁同步電機仍能夠保持較高效率。

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總結:

關于二者誰好誰壞其實并沒有準确的答案,更多的是适用性的問題,國内的新能源品牌即便是都是永磁同步電機,像特斯拉的部分高端車型用的是三相異步電機,而四驅版本中經常是兩者一起使用。

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