新能源电机(新能源电机工作原理)

 

买发动机送车这句话你一定听说过，甚至买车只看发动机，不看其他的人，也不在少数。但说起新能源车，为啥我们从来没听说过某某车是买电动机送车这类话呢？同样都是整台车动力部分的核心部件，这待遇咋差这么多？这期，我们就来说说纯电动车的心脏——电动机。

纸张需求量的猛增是木材消费增长的原因之一，全国年造纸消耗木材1000万立方米，进口木浆130多万吨，进口纸张400多万吨，这要砍伐多少树木啊！纸张的大量消费不仅造成森林毁坏，而且因生产纸浆排放 污水使江河湖泊受到严重污染（造纸行业所造成的污染占整个水域污染 的30%以上）。

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就像发动机会分成自然吸气和涡轮增压一样，电动机根据原理的不同也能分成好多种，比如：有直流电动机，我们小时候在四驱车上用过；无刷直流电动机，在无人机上用得比较多；永磁同步电动机、交流异步电动机，这俩被广泛用在现在的新能源车上；同步磁阻电机、开关磁阻电机，这两个也是在工业制造中被广泛应用的，但在新能源车上不太常见。因为是说车，所以我们这期重点放在永磁同步电机和交流异步电机上。

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按照往期惯例，到这部分基本要开始硬核输出了，解析永磁同步电机、交流异步电机的工作原理，但这期我想改变一下。主要是因为它俩的原理要想百分百说明白，真的太复杂并且枯燥了，所以这期我准备本色出演，当一枚转子，给大家解析一下永磁同步电机、交流异步电机是怎么工作的。

在开始前还是有三个东西得铺垫一下，便于理解。第一个就是磁铁，同性相斥异性相吸，大家小时候肯定都玩过，就不多说了；第二，电生磁，一条直径的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场；第三，磁生电，闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，在导体上会产生电流。没事儿，看不明白也没关系，看完它们的工作原理后，基本就懂了。

[ · 永磁同步电机 · ]

我是转子，我负责旋转，输出动力，你们现在可以把我看成一块磁铁。永磁同步电机开始工作时候，定子会首先产生一个旋转的磁场。这个磁场有N极，有S极。我作为一个磁铁，也有N极和S极。

这个旋转的磁场里，每次N极靠近我的S极时候，我就会被吸一下，同样啊，S极靠近我的N极时候，我也会被吸一下。这样一下又一下的结果就是，我最后会和他们（磁场）同步旋转。因为我是磁铁，一个永磁体，所以以上工作原理的电机，就被叫成永磁同步电动机。

[ · 交流异步电动机 · ]

我还是转子，负责旋转，输出动力，但这次我不是磁铁了，我变成了导线线圈。交流异步电动机开始工作时，同样控制电路会首先让定子产生旋转磁场，和之前一样。但我只是一个线圈，我是铜丝做的，不是磁铁，所以磁场的旋转并不能直接带动我，我在原地摆烂。

但随着磁场一直旋转，我发现不对劲的地方了，根据磁生电的定律，我（线圈）一直在切割磁感线，所以体内产生了电流。产生电流之后，又根据电生磁的定律，我在体内产生电流的同时，也产生了磁场，这也被称作感应磁场。

发展氢能是拓展电能利用、促进能源互联互通的重要路径。氢能作为灵活高效的二次能源，在能源消费侧可以通过电氢转换实现氢能、电能、热能等多种能源网络的互联互补和协同优化，推动分布式能源发展，提升终端能源利用效率和供能可靠性。

于是乎，因为我这个线圈产生了感应磁场，我就会被之前的旋转磁场带动起来了，我非常不情愿地跟着他们一起转。

随后就出现了一个问题：这个旋转的磁场能把我带动到转速和他们相同吗？

答案是不能，因为如果我的转速和旋转磁场相同，我（线圈）和磁场之间就没有了相对运动，没有相对运动，我的体内就没有磁生电的感应电流了，一没电流我也就没了感应磁场，我就只能摆烂，不转了。但是我一摆烂，我（线圈）和磁场就又有了相对运动，体内就又产生了电流产生了感应磁场，旋转磁场就又能继续带着我转。

不知道有没有把你给绕进去啊，在交流异步电动机里，我这个转子和定子旋转磁场的关系就是：定子磁场一直带着我转，我呢一直慢半拍，因此就被叫做交流异步电动机。这个就像你和小伙伴玩儿的正尽兴时候，你妈拉着胳膊让你回家吃饭，你妈一撒手你就想往回跑，你一往回跑，你妈就拉你手，就是这个感觉。

[ · 没有十全十美 只是各有所长 · ]

现在我们国内的纯电动车用永磁同步电动机的占大多数，根据高工产研锂电研究所的数据，永磁同步电机2021年的装车量占比高达94%。

永磁同步电机的主要优势包括以下几点：首先就是体积小、效率高，同步电动机的转子是永磁体，而异步电动机转子是线圈，永磁体能做到更小的体积。其次，效率高，异步电动机转子的磁场是靠感应来的，而感应电流并不能实现驱动车辆的作用，因此同步电动机的效率也会更高。然后，同步电机的控制难度也要更低，只要控制输入的电流频率就能控制电动机转子的转速。最后，还有一个资源优势，永磁材料制造需要稀土资源，而在国外稀土属于极为稀缺的资源。但中国拥有全球70%以上的易开采稀土资源，所以这点算是我们国家制造永磁同步电机的优势。比如2017年，我国的永磁电机产量就达到了1107万千瓦，是全球永磁电机的主要生产国。

当然，永磁同步电机也有缺点：它的结构坚固程度不如交流异步电机，永磁材料比较硬和脆，极端情况遇到强烈震动有碎裂可能，转子碎裂电机肯定直接GG了。另外也是最重要的一个，它比较怕热，因为热会导致磁铁退磁，所以永磁电机要避免长时间高负载运行或频繁的高负载启停。这就是为啥好多车加速并不慢，但是最高车速只能跑到150km/h-160km/h的原因。

到交流异步电机这里，它的优势是制造成本比较低廉，可靠性高，能适应比较高的工作温度。另外，交流异步电机通常可以做到较高的输出功率和转速，比较适配一些强调动力和运动属性的车型。比如在蔚来ET7、特斯拉Model 3、Model S上就能见到异步电动机的身影。但劣势是它的效率要比永磁同步电机低，在同等功率的情况下，体积和重量也要大于永磁同步电机。

[ · 总结 · ]希望看到这里后，我已经帮你解答了有关电动机的一些困惑。其实就电动机的选择上，不同国家、不同车企有不同的思路，但就现在的规律来看，越来越多的车企开始倾向于选择永磁同步电机，并在它的基础上做技术的更新迭代。就像是自然吸气和涡轮增压一样，同步电机和异步电机之间也不存在真正的好与坏，更多的是适合与不适合。

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