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      新能源汽車同步電機異步電機究竟有什么區別?

      2018-12-07

      新能源汽車同步電機異步電機究竟有什么區別?

          作為新能源汽車的“發動機”,采用何種電機,很大程度決定了這款新能源車型的動力表現甚至是油耗表現。當前主流的電動汽車驅動電機,大致分為兩大類,即交流異步帶電動機和永磁同步電動機,為避免下文帶來大家更疑惑的結局,簡單來說,這兩者區別也就是一個有永磁鐵,一個沒有。兩者的代表車型也分別為特斯拉和“其他”!

      01、交流感應異步電機

      轉子

          交流異步電機是目前工業中應用十分廣泛的一類電機,其特點是定、轉子由硅鋼片疊壓而成,兩端用鋁蓋封裝,定、轉子之間沒有相互接觸的機械部件,結構簡單,運行可靠耐用,維修方便。交流異步電機與同功率的直流電動機相比效率更高,質量約輕了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以獲得與直流電機相媲美的可控性和更寬的調速范圍。由于有著效率高、比功率較大、適合于高速運轉等優勢,交流異步機是目前大功率電動汽車上應用電機。

      特斯拉電機

          但在高速運轉的情況下電機的轉子發熱嚴重,工作時要保證電機冷卻,同時異步電機的驅動、控制系統很復雜,電機本體的成本也偏高,另外運行時還需要變頻器提供額外的無功功率來建立磁場,故相與永磁電機和開關磁阻電機相比,異步電機的效率和功率密度偏低。

          異步電動機應用的較多的地區是美國,這也被人為是和路況有關。在美國,高速公路已經具有一定的規模,除了大城市外,汽車一般以一定的高速持續行駛,所以能夠讓高速運轉而且在高速時有較高效率的異步電動機得到廣泛應用。同樣,誕生于美國的特斯拉更是異步電機的忠實粉絲,大功率、高轉速與特斯拉強大的性能表現完美契合。

      2、永磁同步電機

          永磁電機相比異步感應電機,區別主要在于轉子為永磁體,減少了勵磁所帶來的損耗,定子上安裝有繞組通過交流電來產生轉矩,所以冷卻相對容易。由于這類電機不需要安裝電刷和機械換向結構,工作時不會產生換向火花,運行安全可靠,維修方便,能量利用率較高。

          永磁式電動機的控制系統相比于交流異步電機的控制系統來說更加簡單。不過永磁材料價格較高,因此整個電機及其控制系統成本較高,目前只有稀土資源豐富的中國比較傾向于使用永磁電機的電動汽車驅動方案。像日本、歐洲,要么是使用輕稀土的永磁材料做永磁電機,要么是直接改用無需稀土材料,但對控制器設計要求更高的開關磁阻電機。當前,國內自主品牌中的大部分車型都是使用永磁同步電機,其傳輸效率更高成為了補貼面前努力提升續航能力的一大誘惑。

      3、其他類型:直流電機和開關磁阻電機

          其實在電動汽車發展的早期,很多電動汽車都是采用直流電動機方案。主要是看中了直流電機的產品成熟,控制方式容易,調速優良的特點。但由于直流電動機本身的短板非常突出,其自身復雜的機械結構(電刷和機械換向器等),制約了它的瞬時過載能力和電機轉速的進一步提高;而且在長時間工作的情況下,電機的機械結構會產生損耗,提高了維護成本。此外,電動機運轉時的電刷火花會使轉子發熱,浪費能量,散熱困難,無奈退出市場。

          而開關磁阻電機作為一種新型電機,相比其他類型的驅動電機而言,開關磁阻電機的結構簡單,定、轉子均為普通硅鋼片疊壓而成的雙凸極結構,轉子上沒有繞組,定子裝有簡單的集中繞組,具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、效率高、溫升低、易于維修等諸多優點。

          不過開關磁阻電機有轉矩波動大、需要位置檢測器、系統非線性特性,磁場為跳躍性旋轉,控制系統復雜等缺點。近年來的研究表明,通過采用合理的設計、制造和控制技術,開關磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。目前中國國內也漸漸有廠家關注這塊電動汽車驅動電機的未來發展方向。

          總結:一句話概括,永磁同步電機有永磁鐵、效率高,適合非高速路況,大家都在用!而感應電機沒有永磁鐵、效率一般蠻力挺大,更適合高速長途,也就特斯拉在用。


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