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科普贴丨永磁同步电机、交流异步电机到底谁能笑到最后?

日期:2018-12-07 14:03

  大到空调、冰箱、洗衣机,小到风扇、吹风、剃须刀,生活中处处可以看到电机的身影。但说到汽车的驱动电机,你又了解多少呢?

  如果说发动机是传统燃油车的心脏,那么驱动电机就是电动车的“心脏”+肝脾肺肾。随着技术越来越发达,驱动电机面临诸多的技术升级,但对于它最基本的特性我们从不曾将要求降低:高密度、体积小、高功率、高扭矩、可靠性、耐久性、控制成本……因为哪怕一样跟不上节奏都面临淘汰。

  目前新能源汽车的驱动的电机主要可以分为:开关磁阻电机、永磁同步电机、交流异步电机三大流派。三种流派的电机,依照结构和性能的不同,又分别应用在商用车和乘用车领域。

  开关磁阻电机的驱动电机结构简单、调速范围广、性能稳定可靠、成本也更低,但也存在转矩波动大、噪音大、系统非线性等缺点,因此目前更适合在商用车领域使用。

  永磁同步电机电机内部有包裹永磁体的转子,定子产生转矩来推动转子绕轴心线进行旋转,定子和转子的磁场是同步的。这类电机由于效率高、功率密度高和体积小等优点即便价格较贵依然在国内市场备受追捧,目前比亚迪、吉利均采用此流派的电机。

  交流异步电机为了能够切割磁感应线而产生感应电流,转子的转速总是慢于定子旋转磁场的转速,也就表现为异步运行。这一类电机结构相对更简单、成本较低,但有尺寸较大,重量较重等的缺点,在乘用车和商用车领域都有应用,代表车企有特斯拉、蔚来等。

  目前国内的大多数主机厂喜欢采用永磁同步电机,比如全新一代宋EV 500、吉利帝豪EV、荣威ERX5等,而欧美国家比较喜欢使用交流异步电机,比如特斯拉 Model S 、 Model X等。

  目前的行情是,由于交流异步电机能耗高、发热大、重量沉、需要大体积冷却系统这些缺点带来能耗和体积方面的劣势,永磁同步电机取代交流异步电机趋势明显。毕竟,连特斯拉全新产品Model 3已经转投永磁同步电机阵营。

  永磁同步电机重量更轻、体积更小、效率更高,可通过提高转速保证功率的同时,再给电机减重至少35%,对于电动汽车来说,减重就是减负,重量更轻续航更有优势。

  此外,永磁同步电机拥有自身体积优势,比亚迪曾将驱动电机、电机控制器、减速器三合一,使得动力总成体积再下降30%,节省出更多空间,从而为车内空间扩容。

  而在驱动效率方面,永磁同步电机同样优于交流异步机,最高效率能达到96%,在保证高效动力输出的同时续航也不受影响。

  从目前来看,三大电机流派凭借各自特性在不同领域各有所得。而在乘用车领域,永磁同步电机阵营取得的成绩更加优异。

  我们有理由相信,在未来几年的纯电动乘用车市场上,永磁同步电机将继续挤压交流异步电机的市场占比。如果未来交流异步电机仍然不能解决现有的技术难题,那么毫无疑问,永磁同步电机将是电机驱动界唯一的神话。

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