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汽車資訊■新能源汽車不同種類驅動電機對比與介紹

作為電動汽車三大件中的動力系統 ， 電機在電動汽車中的地位無疑是舉足輕重的 ， 它的表現還直接決定了電動汽車的性能 ， 所以對于驅動電機的選擇就顯得尤為重要 。 目前市面上比較流行的電動汽車電機主要有三類 ， 一是無刷直流電動機 ， 二是交流異步電動機 ， 三是永磁同步電動機等等 。 根據電動機的驅動原理 ， 下面新能君為大家介紹一下常見的四種驅動電機 。

一、曾經的主流：直流電動機汽車資訊■新能源汽車不同種類驅動電機對比與介紹

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法拉第及其發明的直流電機

憑借著控制裝置簡單、成本較低等特點 ， 在電動汽車發展早期 ， 直流電動機成為了很多電動車制造廠的首選方案 。 但同時直流電動機的本身的缺點也非常突出 ， 首先電刷和機械換向器等組成了其自身較為復雜的機械結構 ， 同時還制約了它的過載能力和電機轉速 。

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而且在長時間高速大負荷下運行時 ， 換向器表面還會有火花的情況出現 ， 以上這些因素都會影響到整車性能 。 隨著碳刷的磨損 ， 如果不及時進行保養維護 ， 電動機的可靠性和壽命都會有所降低 ， 目前的電動汽車已經將直流電機基本淘汰 。

二、憂喜參半：交流異步電動機

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特斯拉及其發明的感應電機

交流異步電機是當今工業中主流電機之一 ， 它也叫感應電機 ， 它同樣擁有結構簡單 ， 耐用可靠 ， 維修方便等優點 。 說起感應電機就必須提到其發明者特斯拉 ， 一般其定子鐵心上埋有三相交流繞組 ， 轉子由鐵心和短接的籠型繞組組成 ， 當定子繞組中通以三相交流電時 ， 將產生一合成的空間同步旋轉磁場 ， 切割轉子繞組 ， 從而在轉子籠型繞組中生成電流 ， 該電流又會受到磁場的作用而產生電磁力 ， 驅動轉子旋轉 。 因為其定、轉子之間沒有相互接觸的機械部件 ， 所以結構上較為簡單 ， 加上免去了磨損部件 ， 運行也更加可靠 。 與直流電動機相比 ， 交流異步電機的功率更高 ， 質量還輕了二分之一左右 。

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但在高轉情況下電機的轉子會出現發熱嚴重等問題 ， 為了保證電機的冷卻 ， 異步電機還需要配備冷卻系統 ， 這也導致了成本偏高 。 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 ， 故與稀土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 。 所以 ， 目前新款的特斯拉Model3已經改用永磁同步電機作為驅動電機了 。

三、綜合性能優異：永磁同步電機

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按電動機定子繞組的電流波形的不同 ， 可分無刷直流電機和永磁同步電機兩種類型 ， 這兩種電機在結構和工作原理上大體相同 ， 轉子都是永磁體 ， 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 。

相比于交流異步電機的控制系統 ， 永磁式電動機的控制系統更加簡單 。 但是由于受限于永磁材料的限制 ， 在高溫、震動和過流等極端條件下 ， 轉子永磁體會產生退磁現象 ， 所以在相對復雜的工作條件下 ， 永磁式電機容易發生損壞 ， 加上永磁材料高價和稀土資源的緊缺 ， 導致了整個電機及其控制系統成本較高 。

四、未來發展的大方向：開關磁阻電機

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相比于其它類型的驅動電機 ， 開關磁阻電機是一種新型電機 ， 其只有在定子側裝有簡單的集中繞組 ， 轉子上并沒有繞組 ， 所以結構相對較為簡單 。 定子和轉子均為硅鋼片疊壓而成的雙凸極結構 ， 具有結構簡單堅固、可靠性高、質量輕、成本低、效率高、易于維修等優點 ， 很適合作為電動汽車的驅動電機使用 。

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開關磁阻電機的缺點在于有轉矩波動大、需要位置檢測器 ， 控制系統復雜 ， 對直流電源會產生很大的脈沖電流等缺點 。 其次開關磁阻電動機為雙凸極結構 ， 不可避免地存在轉矩波動 ， 噪聲等問題 。

總結：中國是世界上稀土永磁材料儲量最具豐富的國家 ， 而對于體積相對較小的新能源乘用車來說 ， 目前國內大多數車企還是采用功耗較低、制造成本較高的永磁同步電機為主 。 而其中具備自主研發電機能力的僅有北汽新能源、比亞迪汽車、蔚來汽車三家 ， 不少企業只能依賴供應商模式 。 不過隨著新能源車爆發式的增長 ， 市場對于新型的具有高性能、安全可靠、低成本的電機產品的需求將不斷增長 ， 未來具備電機自研能力的企業將會越來越多 ， 讓我們拭目以待一下吧 。