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永磁同步电机天下无敌? 浅谈纯电动车电机分类

日期:2019-02-28 19:29

  [搜狐汽车 E电园](文:蔡欣宇)对于一般的燃油车来说,我们都知道发动机有自然吸气、涡轮增压等各种不同形式,而说到电动车,可能大家就不太了解了。其实纯电动汽车在电动机的选择上也不尽相同,在需求或者成本方面的差异,使每款电动车所搭载的电动机类型各异。在本篇文章中,我将为您简单介绍几类主流电动汽车所采用的电机,希望能够增进大家对于纯电动汽车的了解。

  目前市面上比较流行的电动汽车电机主要有三类,一是无刷直流电动机,二是交流异步电动机,三是永磁同步电动机。虽说市面上采用这三种电机类型的车型都存在,不过,不可否认的是,永磁同步电动机正在逐渐的占据市场,成为保有量最大的电动机类型,下面我们就来看看这三种电动机各自的特点,以及为什么永磁同步电动机得到了大多数厂家的认可。

  这主要是由于厂家看中了直流电机产品成熟,控制方式简单,调速优良的特点。尤其是在入门级车型上,这种方案成熟的电动机得到了重用。的确,在起步阶段,选择发展成熟的产品也是一种稳妥的做法。

  不过,直流电动机的短板也同样突出,首先就是它的转速范围较窄,而且最高转速仅为6000rpm左右,这样的转速对于动辄七八千转的电动车来说显然不太合适。而加装二级减速器或具备一定传动齿比范围的CVT变速箱来弥补这一缺陷的话,又会出现其他的弊端。比如,更加复杂的传动结构对于空间的利用和重量的控制都会起到不利的影响。如果和一般电动车一样只配备单速减速器,车辆的最高时速和提速能力都会受到一定的影响。

  此外,由于无刷直流电动机的结构相对其他产品也更加复杂,长时间工作的情况下,电机的机械结构会产生损耗,提高了后期维护成本。这也是此类电动机被弃用的原因之一。

  在前几年,交流异步电动机的应用较为普遍,很多大家熟知的车型都采用了这种电机,包括特斯拉在内的部分品牌车型,至今还在沿用这一类型的电动机。

  此外,我之前的文章中也为大家介绍过电动车的变速箱,大多数电动汽车都是采用了单速减速器来代替变速箱,这也和电动机的变频调速功能有着密不可分的关系。而异步电动机的变频调速能力出色,它的调速效果类似于CVT无级变速箱,比直流电动机更广泛的转速范围也使得它不用搭载变速箱就可以实现满足日常需求的动力输出。

  而且,大家都知道,新能源车尤其是纯电动车都具备动能回收功能,交流异步电动机在动能回收的实现上,也要更加简单。当车辆进入滑行或者制动状态时,车轮带动电动机转动,从而将电动机变成了发电机,再将产生的电力经过逆变器转换后储存到电池组中,以增强车辆的续航能力。

  首先,咱们先来说说永磁同步电机的含义。其中的永磁,是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步的提升。而所谓同步,则指的是转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。这样一来,只要控制电机的定子绕组输入电流频率,即可控制车速,非常便捷。而且永磁同步电动机的结构与直流电动机相似,这使得它具备了无刷直流电动机结构简单、运行可靠、调速性能好的特点。

  其实,永磁同步电机的最大优点就是相比于其他种类的电机,在相同质量与体积下,永磁同步电机能够为车辆提供最大的动力输出。也就是说,相同动力输出的永磁同步电机要比其他类型电机的体积更小、重量更轻。为了保证续航能力,电动汽车需要携带大量的电池组,负重很大,所以对于纯电动车来说,其他部件的轻量化至关重要,良好的重量控制可以有效降低能耗、延长续航里程。更小的体积也意味着它可以将共多的空间贡献给车内,带来更加舒适的乘坐空间。

  这么看来,永磁同步电机的优点的确不少,不过任何产品都不可能做到尽善尽美,永磁同步电机也有自身的缺点。

  由于受到永磁材料自身性能的限制,转子上的永磁材料在高温、震动和过流的情况下,会产生退磁的现象,所以在相对复杂的工作条件下,永磁式电机容易发生损坏。而且永磁材料价格较高,因此整个电机及其控制系统的成本也相对较高。不过我国的稀土资源非常丰富,这也是中国倾向于使用永磁电机的原因之一。

  总结:总体来说,永磁同步电动机是最符合我国电动汽车发展的一类电机,它在重量、体积的控制方面,还有调速性能上都有着一定的优势,所以采用永磁同步电机顺理成章的成为了时下最流行的方案,不过交流异步电机也不是完全没有翻身的机会,在未来,经过进一步的优化之后,赶超永磁同步电机也是很有可能的。说到底,其实电机类型没有绝对的好坏,只不过每家企业对于车辆的定位不同、性能需求不同,所以和燃油车一样,不同价位、级别的车型采用的动力方案也不尽相同。每款车型的电机如何选择,都是综合考量成本、性能、耐用性的结果。

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