电机对于新能源汽车来说,是车辆动力的核心,关乎着车辆的加速行驶等力矩的输出,对于新能源汽车来说,车辆使用的电机主要是有两种类型,它们分别是永磁同步电机和交流异步电机。以国产纯电动汽车来说则基本全部使用永磁同步电机,而感应异步电机则以特斯拉为代表,对于永磁同步电机和感应异步电机来说,两者之间的差异化在哪呢?
首先从两者工作上面来进行分析,异步电机还需要使用大功率的逆变器,把直流转换成交流,这个过程也会产生一些能量损耗。再者来说异步电机在转子绕组消耗的电流,在转子绕组中会出现发热的现象,而发热所产生的损耗约占电机总损耗的20~30% ,从而会使得导致电机的效率在工作的时候降低。直接带来的影响就是电机的调速性能稍差。
而永磁同步电机可以直接用直流电驱动 ,根据工作原理来说, 永磁同步电机在正常工作时转子转子中无感应电流,不存在转子电阻损耗,电机效率高,基本上在4%~50%。从电机的转矩上面来说,电机的转矩高,发热小,因此电机冷却系统结构简单,相对于来说噪音会减小很多,从电机的重量来说,永磁同步电机对比其他电机在相同体积下有着更轻的重量 。
其次从电机的结构上面来说,永磁同步电机的构造要比交流异步电机复杂些。综合来说,永磁同步电机和感应异步电机的差异化还是有着本质的区别,无论是永磁同步电机还是感应异步电机,它们各自都具有明显的优势。
现阶段电动汽车均采用交流异步电机或永磁同步电机,因为同等功率下永磁同步电机体积更小,效率更高,得到更多车企的青睐。特斯拉 Model3 上采用的电机也从 ModelS 上的交流异步变为永磁同步,在没有重大技术突破的前提下,永磁同步电机未来将会成为更多车企动力系统的首选。
异步感应电机特点:高结构强度:转子侧采用道条嵌入的结构,结构强度更好,适合高速运行。拖拽损耗低:没有永磁材料在定子中产生损耗,在被拖拽中产生的能耗低。高速时的高安全性:高速时没有永磁体产生大量反电势,安全性更好。低成本:无需高性能永磁材料,成本较低。
永磁同步电机特点:高功率因数:无需转子侧的无功励磁电流,功率因数高,控制器输出电压低。低速时的高效率:无需转子侧的无功励磁电流,进入钉子测的电流更小,且转子侧没有损耗。转矩动态响应快:无需转子侧的磁场建立时间,转矩动态响应更快。功率密度高:高性能的永磁材料提供磁场,提高气隙内的磁密度,降低体积和重量。
综合来说异步感应电机的爆发力更好,而永磁同步电机的能耗更低。目前以续航里程为王的情况下,永磁同步电机更受市场青睐,然而永磁体在高温、震动环境下有退磁的风险。如果电动汽车开始大规模取代燃油车,需求量过大时,永磁材料的价格波动或许会是影响成本的致命因素。希望汽车厂商们未雨绸缪。