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电动车永磁电机和异步电机哪个好(电动车为什么用永磁同步电机)

文章来源:创始人 人气:1 发布时间:2022-11-30 13:48 S M L

电机作为电动汽车的主要动力源,其优异的性能直接决定了电动汽车的动力性能和续航能力。目前在售的新能源汽车用电机只有两种:永磁同步电机和感应异步电机。这两种技术有什么区别?为何特斯拉Model 3、蔚来这样的高端电动车,都是两种电机一前一后排列呢?

「电机和电机之间有啥不同?」

我们初中学过,所谓电机,是指根据电磁感应定律实现电能转换或传输的电磁装置。简单来说,就是电产生磁性,然后磁场同极性相斥,同极性相吸来发电的原理。

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010-5900所谓定子,就是电机内部的两块固定磁铁,分别是N极和S级。在两个磁铁之间,可旋转的部分是转子。转子的主要材料由层压硅钢片和缠绕线圈组成。值得注意的是,转子上的线圈需要按特定方向缠绕,转子才能“乖乖”转动。

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通电时,电流将沿着线圈的缠绕方向传导。同时根据“电磁”原理,直接产生相应的磁场。一般的电机内部,主要由定子和转子两个主要部分构成。

但是电动车用的永磁同步电机结构有些不同。根据“同性相斥,异性相吸”原理与定子上的永磁体“相反”,由此转子便开始产生动力并开始旋转。,而且提供动力的原理和一般电机一样。定子通电产生旋转磁场,而永磁转子有自己的磁场,同样的方式发电。

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另外,永磁同步电机中所谓的“同步”是指电机中转子的转速和定子绕组的电流频率始终保持一致,所以称为同步。

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另一种电机是感应异步电机。本质电能转化为动能的原理还是一样的,电动车上所应用的电机结构恰恰相反,其转子采用永磁体的形式,而定子则采用铜线缠绕的形式。

“异步”的含义是在交流异步电机中,转子的速度总是在“追赶”定子旋转磁场的速度。同时,只不过感应电机内并不存在永磁体。另外一点不同是,感应电机是定子通电产生一个旋转磁场并与转子绕组形成相对运动。转子绕组切割磁感线产生感应电动势,从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流与磁场作用,产生电磁转矩,使转子旋转产生动力。因其异步运行而被称为异步电机。

简单来说,永磁同步电机定子形成的旋转磁场就像是自带动力的主动齿轮,而转子就是啮合在一起的从动齿轮。他们之间的关系有点类似于硬连接。感应异步电机类似于风车。定子形成的旋转磁场相当于风,转子相当于风车的叶片。风吹向叶片,使它们运转并发电。

结合首席旅行官的“灵魂画”,你已经明白了简单的道理。

「两种电机“各有所长”」

事实上,目前包括特斯拉Model 3在内的高端电动车的动力系统都选择了搭载双型电机的动力方案,即“前永磁后感应”的双电机配置。这种混搭其实直接说明了两种马达形态的“技能点”是不一样的:转子为了能够切割磁感线产生电流,所以转子的转速需要一直比定子旋转磁场的转速慢。

但是除了这个众所周知的特性,这两款电机又有什么区别呢?

永磁电机能保证更长的续航能力,感应电机则能保证更强的性能表现。由于转子由永磁体制成,通过给定子通电形成旋转磁场,可以直接驱动转子运转。所谓同步电机,定子的旋转磁场每旋转一周,转子就旋转一周。理论上没有转子电阻和磁滞损耗,所以效率显然是最好的。而感应异步电机的转子需要产生感应电流,有无功功率,运行速度总是比定子的旋转磁场慢,所以效率会比永磁同步电机低。

正是由于其不同的工作特性,感应异步电机的功耗要高于永磁同步电机。这也回答了蔚来ES8、奥迪e-tron、奔驰EQC等双感应电机功耗更高、续航能力更差的主要原因。

这里有个问题。为什么老款特斯拉用同样的双感应电机续航时间比以上几款都长?第一,老款特斯拉的实际续航能力,无论Model S还是Model X本身,其实都不是很强;其次,特斯拉的续航能力会比其他车型略强,因为它对电控和电池技术的优化更好,综合效率更高。本质上,在

首先,在效率上,永磁同步电机的效率更高。由于永磁同步电机自带永磁体,必然会面临“高温退磁”的情况。长时间高负荷运行会造成电机内部温度过高,导致永磁体降低甚至退磁。相比之下,感应异步电机就不用担心退磁了。

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不过,在电机稳定性上,感应异步电机表现更佳。目前只有少数永磁同步电机的功率可以达到200kW以上,而感应异步电机的功率甚至可以达到300kW。主要原因是永磁同步电机受永磁体的材料特性即磁力的限制,所以功率不能太大。另一方面,由于电机的稳定性,尤其是高温退磁现象,电脑会限制电机使用最大功率的时间。这些都限制了PMSM的表现。

在动力性能上,感应异步电机动力性能更强。

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最后在成本方面,同等标准下永磁同步电机的成本会略高于感应异步电机,其核心原因在于永磁体的材质。特别是对于稀土资源短缺或者稀土产业不发达的国家,稀土资源的进口无疑直接导致电机成本的增加。

要知道,制造永磁体所需的钕铁硼永磁材料是稀土资源,其购入成本自然会高于感应电机。然而,我国将稀土列为战略物资,限制出口,也导致国际稀土价格进一步上涨,增加了永磁同步电机国外供应商的成本。

「未来很长一段时间,“感应+永磁”还会是行业标配」

其实没有孰强孰弱的关系。这两个电机具有不同的特性。企业在选择两种电机时,也会根据不同的定位和要求选择不同的电机类型。比如国内的低端电动车,都是用永磁同步电机,根本原因是效率更高,功耗更低,从而实现更长的续航里程。但是,高端电动汽车更愿意选择感应异步电机来满足更强的动力性能。

当然,随着永磁同步电机的技术发展,但在我国的情况却有所不同,中国拥有全球70%的稀土资源,钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%,所以国内供应商生产永磁同步电机的成本会更低。

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