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电动车上永磁同步电机和交流异步电机的区别

新能源观察员(稿源) 2022-4-27 14:31 No.1458

电车的电机种类影响着整车的续航水平,今天我们就来关心一下电动车的动力系统,带大家了解一下电动汽车上常见的几种电机及它们都有什么特点,它们是怎么将电能转化为机械能。


电动汽车目前最常见的就是永磁同步电机和交流异步电机。


交流异步电机


先来说交流异步电机,交流异步电机也叫感应电机,最主要的组成部件有两个,一个是定子,一个是转子。


定子铁芯装在机座中,一般由 0.35mm-0.5mm厚的硅钢片叠压而成,有良好的导磁性能,定子铁芯的内圆上有分布均匀的槽口,这个槽口就是用来放定子绕组的,绕组就是大家看到电动机中非常密集的古铜色线圈,给线圈通电即能产生磁场(电生磁)。


电动车汽车的电机通的是三相交流电,磁场的方向会随着电流方向的变化而变化,从而形成了旋转的磁场。


转子铁芯同样由 0.35mm-0.5mm后的硅钢片叠压而成,外圆上均匀分布着槽孔,用来安放导电杆(绕组)。


好了说完了交流异步电机最重要的两个组成部件,我们再来看看它是怎么转起来的。


首先电池组中的直流电通过逆变器变为交流电,供给定子上的绕组线圈,产生旋转磁场,转子上的导电杆可以看做导线,这时候虽然导线是静止的,但是磁场是在旋转运动的,所以导线不由自主的在做切割磁感线的运动,转子导电杆中产生感应电动势,而转子导线杆又是闭合通路,导电杆中便有了电流产生(磁生电)。交流异步电机就是这样将电能转化为了机械能。


电机转子旋转的速度与磁场旋转的速度有个有个转速差,转子的转速是一直追着磁场的旋转速度的,这也是其名:交流异步电机中异步之处。


想要控制交流异步电机的旋转速度,只需要改变交流电的频率即可改变定子磁场旋转的速度,达到控制电机转速的目的。倒车也不需要额外的倒挡齿轮,只需要改变电源相位的顺序即可实现。虽然看上去很简单,但逆变器在其中默默付出了很多。


永磁同步电机


永磁同步电机在结构上与交流异步电机非常相似,最主要的组成部件同样是定子和转子,其中定子的结构与交流异步电机上的一致,但转子由一块永磁体构成。


永磁同步电机想要转起来就非常简单了,定子上旋转的磁场吸着转子上的恒定磁场就转起来了(同性相斥异性相吸),旋转速度与磁场旋转速度一致。


总结一下这两种电机的优劣势


交流异步电机优势:可靠性好、高转速性能好、成本易控。


劣势:功率密度低(同功率水平下个头大)、能量转换效率较低(约 85%-90%)、能耗较高(费电)


永磁同步电机优势:功率密度高、能量转换效率高(约 90%-95%)、能耗较低。


劣势:由于永磁体的加入,提高了成本。永磁体在高温、震动环境下有退磁的风险。


现阶段电动汽车超过 90%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。虽然永磁体高温下有退磁风险,但似乎一些车企已经克服了这个问题。


例如即将在国内交付的特斯拉


Model3(参数|图片) 上采用的电机也从 ModelS 上的交流异步变为永磁同步,能够做到 3.5 秒的百公里加速成绩,最高车速超过了 200km/h,国内的比亚迪全新一代


唐(参数|图片)同样采用了永磁同步电机,百公里加速做到了 4.4 秒,最高车速也达到了 180 km/h。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。


总结:电动汽车的电机、电控、电池是紧密联系相辅相成的,三电的水平也是一辆电动汽车的精髓之一。



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