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新能源汽车同步电机异步电机究竟有什么区别?

2018-12-07

新能源汽车同步电机异步电机究竟有什么区别?

    作为新能源汽车的“发动机”,采用何种电机,很大程度决定了这款新能源车型的动力表现甚至是油耗表现。当前主流的电动汽车驱动电机,大致分为两大类,即交流异步带电动机和永磁同步电动机,为避免下文带来大家更疑惑的结局,简单来说,这两者区别也就是一个有永磁铁,一个没有。两者的代表车型也分别为特斯拉和“其他”!

01、交流感应异步电机

转子

    交流异步电机是目前工业中应用十分广泛的一类电机,其特点是定、转子由硅钢片叠压而成,两端用铝盖封装,定、转子之间没有相互接触的机械部件,结构简单,运行可靠耐用,维修方便。交流异步电机与同功率的直流电动机相比效率更高,质量约轻了二分之一左右。如果采用矢量控制的控制方式,可以获得与直流电机相媲美的可控性和更宽的调速范围。由于有着效率高、比功率较大、适合于高速运转等优势,交流异步机是目前大功率电动汽车上应用电机。

特斯拉电机

    但在高速运转的情况下电机的转子发热严重,工作时要保证电机冷却,同时异步电机的驱动、控制系统很复杂,电机本体的成本也偏高,另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场,故相与永磁电机和开关磁阻电机相比,异步电机的效率和功率密度偏低。

    异步电动机应用的较多的地区是美国,这也被人为是和路况有关。在美国,高速公路已经具有一定的规模,除了大城市外,汽车一般以一定的高速持续行驶,所以能够让高速运转而且在高速时有较高效率的异步电动机得到广泛应用。同样,诞生于美国的特斯拉更是异步电机的忠实粉丝,大功率、高转速与特斯拉强大的性能表现完美契合。

2、永磁同步电机

    永磁电机相比异步感应电机,区别主要在于转子为永磁体,减少了励磁所带来的损耗,定子上安装有绕组通过交流电来产生转矩,所以冷却相对容易。由于这类电机不需要安装电刷和机械换向结构,工作时不会产生换向火花,运行安全可靠,维修方便,能量利用率较高。

    永磁式电动机的控制系统相比于交流异步电机的控制系统来说更加简单。不过永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统成本较高,目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动汽车驱动方案。像日本、欧洲,要么是使用轻稀土的永磁材料做永磁电机,要么是直接改用无需稀土材料,但对控制器设计要求更高的开关磁阻电机。当前,国内自主品牌中的大部分车型都是使用永磁同步电机,其传输效率更高成为了补贴面前努力提升续航能力的一大诱惑。

3、其他类型:直流电机和开关磁阻电机

    其实在电动汽车发展的早期,很多电动汽车都是采用直流电动机方案。主要是看中了直流电机的产品成熟,控制方式容易,调速优良的特点。但由于直流电动机本身的短板非常突出,其自身复杂的机械结构(电刷和机械换向器等),制约了它的瞬时过载能力和电机转速的进一步提高;而且在长时间工作的情况下,电机的机械结构会产生损耗,提高了维护成本。此外,电动机运转时的电刷火花会使转子发热,浪费能量,散热困难,无奈退出市场。

    而开关磁阻电机作为一种新型电机,相比其他类型的驱动电机而言,开关磁阻电机的结构简单,定、转子均为普通硅钢片叠压而成的双凸极结构,转子上没有绕组,定子装有简单的集中绕组,具有结构简单坚固、可靠性高、质量轻、成本低、效率高、温升低、易于维修等诸多优点。

    不过开关磁阻电机有转矩波动大、需要位置检测器、系统非线性特性,磁场为跳跃性旋转,控制系统复杂等缺点。近年来的研究表明,通过采用合理的设计、制造和控制技术,开关磁阻电动机的噪声完全可以得到良好的抑制。目前中国国内也渐渐有厂家关注这块电动汽车驱动电机的未来发展方向。

    总结:一句话概括,永磁同步电机有永磁铁、效率高,适合非高速路况,大家都在用!而感应电机没有永磁铁、效率一般蛮力挺大,更适合高速长途,也就特斯拉在用。


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