文\秦叔寶
特斯拉,新能源汽車領域繞不開的存在,幾乎所有新能源汽車剛上市都以超過特斯拉某款車型為目標。它強大而令人畏懼,所以總有前仆後繼的“勇士”去挑戰這條“惡龍”。
車特斯拉為什麼這麼強?或許看看它的電機能找到答案!
電機是什麼?
電機由兩部分組成,一部分是定子,另外部分是轉子。固定的定子和中心旋轉的轉子加起來就是整個電機了。汽車中電機的作用是將電能轉換為機械能,使汽車能夠運行。
電機也是一種容易失控的猛獸,如果轉子的速度越快,離心力就會越大。在這個高速運轉的過程中會產生大量的熱和巨大的離心力,會讓轉子產生幾何形變,甚至會膨脹和鬆開,如果與定子碰撞就會產生嚴重後果,電機就會燒燬和解體。所以搭載一個安全、高速的電機十分重要。
如何判斷一個電機性能的強弱?轉速。這需要我們瞭解一個公式:P=T*N/9550(P為功率、T為扭矩、N為轉速)。
我們一般可以在產品參數頁面瞭解P和T的數值,N便可以推導出來,而公式也變成了:N=9550*P/T。在通常情況下,N的數值越高,電機的性能越強。
特斯拉用什麼電機?
目前電機可以被分為感應(異步)電機與永磁(同步)電機,我們經常能夠看到有人説“目前市場上有兩種電機,一種是以比亞迪為代表的永磁同步電機,另一種是以特斯拉為代表的異步電機。”但這是錯誤的説法。
在特斯拉目前的產品線中,擁有三種值得了解的電機,分別是感應異步電機、永磁同步電機、以及Model S/X plaid版本上搭載的帶有碳纖維套子的電機,接下來我們分別以這三種電機為線索,分析想要知道特斯拉電機的優缺點。
感應異步電機
感應異步電機主要應用在四驅版本的特斯拉Model 3/Y的前電機上,內部代號為3D3,該電機的最大功率為137kW,最大扭矩為219牛米,根據前文提到的公式可以推出3D3轉速為5974.2r/min,這是一個非常優秀的數值了。
轉速這麼大,那為什麼沒有推廣開來?因為感應異步電機雖然最高輸出轉速更高、爆發力更強,不依賴稀土、成本低,但它電機尺寸偏大、耗電量大,對於如今追求更高續航里程的電動車而言,耗電量大就限制了它的出路。
但即使是特斯拉,也只是四驅車型採用了前感應異步後永磁同步的佈局,單電機車型採用永磁同步電機。
永磁同步電機
特斯拉旗下有多款永磁同步電機,我國路上跑的特斯拉就有代號為3D1、3D5、3D6、3D7四款電機,而目前其主要使用的是最大功率194kW、最大扭矩340牛米的3D7型,尺寸小,耗電量均衡是它的優點。
而且特斯拉的永磁同步電機性能也十分優秀。特斯拉3D7型電機轉速為5449r/min,而它的老對手,漢EV前電機的最大功率為163kW,最大扭矩330N·m,通過計算得出比亞迪漢EV前電機的轉速為4717r/min。
轉子部分,特斯拉的電機採用了單V型的磁路設計,聚阻能力略差,磁阻扭矩略小,但單V型的磁路降低了轉子的厚度,體積可以更小一些。
特斯拉的電機還有一個技術優勢,其散熱方式採用了油水熱交換的形式,其內部的齒輪油不僅可以潤滑電機,同時還可以帶走一部分熱量,冷卻效率會比普通液冷散熱方式更高,而且還有一個腦洞大開的設計,讓冷卻油從轉子中間穿過,既能控制體積,又能提高冷卻效率。
帶有碳纖維套的電機
之前提到轉子的轉速越高,爆發力和性能越強,但如果轉子的速度過快,便有無法控制導致損壞的危險,因此特斯拉想到在轉子的外面加了一個碳纖維套,用來束縛轉子的膨脹等形變。在還沒有國內交付的Model S/X的plaid版本上,特斯拉正是應用了這個科技。
小結:
特斯拉的電機並不是單純地犧牲耗電量,追求高爆發,而是經過深思熟慮的佈局和技術加持,而達到平衡、穩定的狀態。