文/桃李
在過去的燃油車時代,我們買車時總會討論車子的發動機好不好,畢竟發動機的性能決定着車子的駕駛體驗,而到了新能源電動汽車時代,由於不需要使用汽油作為燃料,傳統的發動機就變成了我們現在所説的電動機。與發動機一樣,電動機的好壞同樣關係着車子的整體性能,影響着駕駛體驗。
大家在選車時,肯定都會去查看車輛的一些相關參數信息,而在電機類型部分會看見“永磁同步”和“交流異步”的字樣,這兩個其實就是目前新能源電動汽車常用的兩種電動機,對於它們,可能大部分消費者都不是很瞭解,那麼下面就給大家簡單講講這兩者有什麼區別,看看到底誰更好呢。
關於電動機,我們首先要知道,它的作用是將電能轉化為機械能,從而驅動車子前進。目前新能源電動汽車常用的電動機主要有兩種,分別是三相異步電動機和永磁同步電動機,兩者最大的區別在於轉子速度是不是與定子旋轉的磁場速度相同,如果速度相同,就叫同步電機;如果速度不同,就叫異步電機。具體到內部的結構和用途,兩者有很大的區別。
永磁同步電動機一般由定子,轉子,端蓋等部件組成。定子由疊片疊壓而成以減少電動機運行時產生的鐵耗,其中裝有三相交流繞組,稱作電樞;轉子可以製成實心的形式,也可以由疊片壓制而成,其上裝有永磁體材料。
在電動機的定子繞組中通入三相電流就會形成旋轉磁場,由於在轉子上安裝了永磁體,永磁體的磁極是固定的,根據磁極的同性相吸異性相斥的原理,在定子中產生的旋轉磁場會帶動轉子進行旋轉,而轉子的旋轉速度與定子中產生的旋轉磁極的轉速相等。
三相異步電動機的構成與永磁同步電動機類似,定子由定子鐵芯和繞組構成,定子鐵芯通常由很多圓環狀的硅鋼片疊合在一起組成,這些硅鋼片中間開有很多小槽用於嵌入定子繞組(也稱定子線圈),硅鋼片上塗有絕緣層,使疊片之間絕緣。
轉子由轉子鐵芯,繞組和轉軸構成,不同與永磁同步電機的轉子,三相異步電機的轉子沒有永磁材料。轉子鐵芯是由很多外圓開有小槽的硅鋼片疊在一起構成的,小槽用來放置轉子繞組,轉軸則嵌套在轉子鐵芯的中間。
當定子繞組通三相交流電後會產生旋轉磁場,轉子繞組受旋轉磁場作用而旋轉,它通過轉子鐵芯帶動轉軸轉動,將動力從轉軸傳遞出來。而三相異步電動機轉子的轉速低於旋轉磁場的轉速,轉子繞組因與磁場間存在着相對運動而產生電動勢和電流,並與磁場相互作用產生電磁轉矩,實現能量變換。
永磁同步電機效率較高,同時其體積可以減小,另外轉子轉動慣量小,故動態性能好,噪音小,低效率時有較大的功率和轉矩輸出;劣勢主要集中於成本高,永磁體依賴稀土,如果想要大的功率,就要大塊的永磁體,造價高;另外它在高温之類的惡劣環境下容易退磁。
而三相異步電機異步電機,成本十分低廉,工藝簡單、運行可靠、維修方便等特點,能夠在複雜的工作環境中工作,也對周圍工作温度的大幅度變化有比較強的適應能力,且自身就具有啓動高轉矩、高速轉矩調整。但在同樣的功率和扭矩下,異步電機所需要的體積和重量要遠大於永磁同步電機。
而關於電機的選擇,取決於主機廠最終的車型的定位以及能耗的策略。當汽車處於高速行駛時,三相異步電機能夠保持高速運轉和高效的電能使用效率;而在面對反覆啓停、加減速時,調速性能好的永磁同步電機仍能夠保持較高效率。
總結:
關於二者誰好誰壞其實並沒有準確的答案,更多的是適用性的問題,國內的新能源品牌即便是都是永磁同步電機,像特斯拉的部分高端車型用的是三相異步電機,而四驅版本中經常是兩者一起使用。