“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。
[ · 无处不在的电动机 · ]
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。
[ · 电动车上的电动机是这么工作的 · ]
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。
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。
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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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