異步電機(jī)的案例
交流異步電機(jī)與永磁同步電機(jī)有何區(qū)別？
（永磁同步電機(jī)構(gòu)成部件）
（永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖）
交流異步電機(jī)
異步電機(jī)是由定子繞組組成的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的磁場相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)扭驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的交流電動機(jī)。
異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子滯后于現(xiàn)場速度，所以它的轉(zhuǎn)子必須比磁場旋轉(zhuǎn)得更慢。轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，這樣可以感應(yīng)轉(zhuǎn)子電流，產(chǎn)生扭矩以驅(qū)動附加的負(fù)載，同時克服內(nèi)部損耗。
當(dāng)導(dǎo)體在磁場內(nèi)切割磁感線時，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，“感應(yīng)電機(jī)”的名稱由此而來。感應(yīng)電流和磁場的聯(lián)合作用向電機(jī)轉(zhuǎn)子施加驅(qū)動力。與永磁同步電機(jī)中使用永磁材料的轉(zhuǎn)子不同，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子則通常用鋁或銅來制造。
（交流異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場是由三個不同相位線圈產(chǎn)生的磁場矢量加和形成 ）
同步電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
轉(zhuǎn)子無勵磁繞組，所以無轉(zhuǎn)子銅耗，因此效率較高；
高性能永磁材料提供勵磁，給定功率小，體積可以減小；
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量小，故動態(tài)性能好；
低效率時較大的功率和轉(zhuǎn)矩輸出。
同步電機(jī)缺點(diǎn)
：成本高，可靠性低，加工工藝復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度差，電動車性能受環(huán)境影響大。
異步電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
無永磁高溫退磁問題，可以將峰值功率、額定功率、峰值功率工作時間延長。
電機(jī)特性受環(huán)境影響小；
自身就具有啟動高轉(zhuǎn)矩、高速轉(zhuǎn)矩調(diào)整；
異步電機(jī)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子磁場來自定子勵磁，存在銅耗，能量轉(zhuǎn)化率比永磁同步電機(jī)低。
展開 異步電機(jī)的工作原理的解析
異步電機(jī)，也稱為感應(yīng)電機(jī)，是一種交流電機(jī)。米蘇米https://www.misumi.com.cn/異步電機(jī)工作原理主要基于電磁感應(yīng)和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)制。定子繞組通有交流電流后，會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子中的繞組則感應(yīng)出感應(yīng)電流。這個感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，從而使得轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場一起旋轉(zhuǎn)。
異步電機(jī)的工作原理主要基于電磁感應(yīng)和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)制。以下是異步電機(jī)的工作原理的詳細(xì)解釋：
首先，當(dāng)三相交流電源接通時，異步電機(jī)的定子繞組會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的頻率與電源頻率相同，通常是50Hz或60Hz。此時，轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體由于處在旋轉(zhuǎn)磁場中，會受到磁場的影響并感應(yīng)出電動勢，從而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流。
接下來，轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，會產(chǎn)生一個與定子磁場相互作用的磁場。這個磁場的方向與定子磁場相反。由于兩個磁場的相互作用，會產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩，這個轉(zhuǎn)矩使得轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。
值得注意的是，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度并不會與旋轉(zhuǎn)磁場的速度完全同步。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速會略低于旋轉(zhuǎn)磁場的速度，這個差異被稱為滑差。滑差的大小取決于電機(jī)的負(fù)載和設(shè)計。隨著轉(zhuǎn)子加速，滑差會逐漸減小，轉(zhuǎn)矩也會逐漸減小。當(dāng)滑差減小到一定程度時，轉(zhuǎn)矩趨近于零，電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。
此外，異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，因此價格低廉、運(yùn)行可靠且堅固耐用。它的運(yùn)行效率也較高，具有適用的工作特性，使其在各種生產(chǎn)機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，如風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)、機(jī)床等。
總的來說，異步電機(jī)的工作原理的核心是電磁感應(yīng)和電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)機(jī)制，通過定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電流相互作用，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的過程。
展開 伺服 / 空心杯 / 異步電機(jī)三賽道揭秘：千億市場、技術(shù)壁壘與國產(chǎn)突圍
集成化與智能化：異步電機(jī)將與變頻器、控制器等部件進(jìn)一步集成，形成一體化的驅(qū)動系統(tǒng)。這種集成化設(shè)計不僅提高了系統(tǒng)的整體效率，還減少了空間占用和成本。同時，通過引入智能控制算法，異步電機(jī)的調(diào)速性能和能效將進(jìn)一步優(yōu)化。
多電機(jī)協(xié)同驅(qū)動：在混合動力和純電動車輛中，異步電機(jī)將與其他類型的電機(jī)（如永磁同步電機(jī)）協(xié)同工作，形成多電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。這種組合可以充分發(fā)揮異步電機(jī)和永磁電機(jī)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率和更好的動力性能。
新能源商用車的應(yīng)用：異步電機(jī)憑借其高可靠性和低成本，將在新能源商用車領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。例如，電動卡車和電動客車可以利用異步電機(jī)的高扭矩輸出和良好的散熱性能，滿足重載和長距離運(yùn)輸?shù)男枨蟆?五、總結(jié)
異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)憑借其成本低、可靠性高、調(diào)速性能好等優(yōu)勢，在新能源汽車領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，異步電機(jī)將朝著高效化、輕量化、集成化和智能化方向發(fā)展，進(jìn)一步提升其在新能源汽車市場的競爭力。未來，異步電機(jī)有望在更多中高端車型中得到應(yīng)用，為新能源汽車的普及和發(fā)展提供有力支持。
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展開 異步電機(jī)的電磁振動和噪聲
鑒于直線電機(jī)較少應(yīng)用，故上述分類結(jié)果可歸納為：
異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)，主要作電動機(jī)使用。異步電動機(jī)廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，其容量從幾千瓦到幾千千瓦。日益普及的家用電器，例如在洗衣機(jī)、風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器中采用單相異步電動機(jī)，其容量從幾瓦到幾千瓦。在航天、計算機(jī)等高科技領(lǐng)域，控制電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。異步電動機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)使用，例如小水電站、風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可采用異步電機(jī)。
異步電機(jī)定子相數(shù)有單相、三相兩類。三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型和繞線式兩種，單相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子都是籠形。異步電機(jī)主要由固定不動的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉(zhuǎn)子。下圖所示是三相籠形異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
異步電機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分構(gòu)成。定子鐵心的作用是作為電機(jī)磁路的一部分和嵌放定子繞組。
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為啥比亞迪用永磁同步電機(jī)，特斯拉和寶馬卻喜歡交流異步電機(jī)？
此外，永磁同步電機(jī)還擁有噪音較小的特點(diǎn)。
至于缺點(diǎn)，前面我說過，永磁體依賴稀土，如果想要大的功率，就要大塊的永磁體，造價高；而且雖然叫“永磁”，但它在高溫之類的惡劣環(huán)境下容易退磁。
至于異步電機(jī)，成本十分低廉，工藝簡單、運(yùn)行可靠、維修方便等特點(diǎn)，能夠在復(fù)雜的工作環(huán)境中工作，也對周圍工作溫度的大幅度變化有比較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
但在同樣的功率和扭矩下，異步電機(jī)所需要的體積和重量要遠(yuǎn)大于永磁同步電機(jī)。
特斯拉為啥喜歡用異步電機(jī)？
其實(shí)不光是特斯拉，很多歐洲品牌的電動車都喜歡用異步電機(jī)，比如寶馬i3，但中國和日本品牌卻不是這樣，對于永磁同步電機(jī)還是愛的深沉的。
至于特斯拉等國外品牌放棄優(yōu)勢明顯的同步電機(jī)的原因，目前有幾種推論，一是異步電機(jī)更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，而特斯拉這種定位較高的車型可能會比家用車更多的經(jīng)歷激烈駕駛等狀況，那么異步電機(jī)不易退磁的特性就非常它們契合了。
第二個是永磁同步電機(jī)的核心材料稀土的問題，對于我國和日本而言，我國擁有不錯的稀土資源，，日本則是稀土產(chǎn)業(yè)的大國，世界銷量前三的釹鐵硼公司：住友特殊金屬公司、新越化學(xué)實(shí)業(yè)公司和TDK集團(tuán)都是日本公司，實(shí)力可見一斑。歐美國家可能就無法隨心所欲的使用稀土材料了。
第三是特斯拉在異步電機(jī)上有自己的專利，規(guī)避了異步電機(jī)的缺點(diǎn)，比如銅芯轉(zhuǎn)子的技術(shù)，下面簡單給大家介紹一下：
目前大多數(shù)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子，就是那個鼠籠，的材料是鋁，鋁有著較好的電導(dǎo)率和較低的熔點(diǎn)（660.4℃）成本也有優(yōu)勢，但是它的效率有限，難以更進(jìn)一步，如果使用電導(dǎo)率更高的銅來制作鼠籠，電機(jī)的效率將會顯著提升。
但是銅的熔點(diǎn)高（1083℃），銅芯轉(zhuǎn)子難以制造；并且焊接銅的成本也很高，對焊點(diǎn)強(qiáng)度的要求也很高。
展開 異步電機(jī)的電磁振動和噪聲簡述
電機(jī)的種類很多，分類方法也很多。如按運(yùn)動方式分，靜止的有變壓器，運(yùn)動的有直線電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)。直線和旋轉(zhuǎn)電機(jī)繼續(xù)按電源性質(zhì)分，又有直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種。而交流電機(jī)按運(yùn)行速度與電源頻率的關(guān)系又可分為異步電機(jī)和同步電機(jī)兩大類，分類還可以進(jìn)一步細(xì)分下去。鑒于直線電機(jī)較少應(yīng)用，故上述分類結(jié)果可歸納為：
異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)，主要作電動機(jī)使用。異步電動機(jī)廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，其容量從幾千瓦到幾千千瓦。日益普及的家用電器，例如在洗衣機(jī)、風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器中采用單相異步電動機(jī)，其容量從幾瓦到幾千瓦。在航天、計算機(jī)等高科技領(lǐng)域，控制電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。異步電動機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)使用，例如小水電站、風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可采用異步電機(jī)。
異步電機(jī)定子相數(shù)有單相、三相兩類。三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型和繞線式兩種，單相異步電機(jī)轉(zhuǎn)子都是籠形。異步電機(jī)主要由固定不動的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩部分組成，定、轉(zhuǎn)子之間有氣隙，在定子兩端有端蓋支撐轉(zhuǎn)子。下圖所示是三相籠形異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
異步電機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分構(gòu)成。定子鐵心的作用是作為電機(jī)磁路的一部分和嵌放定子繞組。為了減少交變磁場在鐵心中引起的損耗，鐵心一般采用導(dǎo)磁性能良好、比損耗小的0.5mm 厚低硅鋼片（沖片）疊成，如圖所示。為了嵌放定子繞組，在定子沖片中均勻地沖制若干個形狀相同的槽。槽形有三種：半閉口槽、半開口槽、開口槽。半閉口槽適用于小型異步電機(jī)，其繞組是用圓導(dǎo)線繞成的。半開口槽適用于低壓中型異步電機(jī)，其繞組是成型線圈。開口槽適用于高壓大中型異步電機(jī)，其繞組是用絕緣帶包扎并浸漆處理過的成型線圈。
異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成。轉(zhuǎn)子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，一般由0.5mm 硅鋼片沖制后疊壓而成。
展開 單相串勵電機(jī)和三相交流異步電機(jī)在高空作業(yè)平臺中的應(yīng)用
電驅(qū)越野剪叉上交流電機(jī)更是成為整車動力的首選。上篇文章電機(jī)在高空作業(yè)平臺中的應(yīng)用我們介紹過交流電機(jī)的工作原理，三相交流異步電機(jī)基于定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子電流的相互作用產(chǎn)生的力，使電機(jī)轉(zhuǎn)動起來。
三相交流異步電動機(jī)也是應(yīng)用廣泛的一種電機(jī)，三相交流異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價格便宜、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛使用。機(jī)械特性是三相交流異步電機(jī)的主要特性，它是指轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，在剛開始啟動時，啟動轉(zhuǎn)矩大于反抗力矩就可以讓電機(jī)轉(zhuǎn)動起來，隨著轉(zhuǎn)速的上升，啟動加速中的BC段，電磁轉(zhuǎn)矩會一直增大，BC段會很快隨著速度加快而越過，之后就是AB段，這段會隨著轉(zhuǎn)速上升電磁轉(zhuǎn)矩下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一值時，電磁轉(zhuǎn)矩與反抗轉(zhuǎn)矩的力相等，這時轉(zhuǎn)速也不再上升，這時就處于一個穩(wěn)定狀態(tài)。所以交流異步電機(jī)的機(jī)械特性有兩個區(qū)域，一個是加速過程的BC不穩(wěn)定區(qū)，另一個是AB段穩(wěn)定區(qū)。電機(jī)一般都工作在穩(wěn)定區(qū)。
圖2 交流異步電機(jī)機(jī)械特性曲線
高空作業(yè)平臺上應(yīng)用交流電機(jī)驅(qū)動，但是整機(jī)的電源都是直流電，電機(jī)是如何驅(qū)動的呢？這里又要回到我們所說馬達(dá)驅(qū)動器上來了，我們熟知業(yè)內(nèi)在高空作業(yè)平臺上的電機(jī)驅(qū)動器也就那么幾家，國產(chǎn)廠商也是在大力推廣，或者說高空作業(yè)平臺的國產(chǎn)化也逐漸成為趨勢，交流電驅(qū)在實(shí)際的應(yīng)用中效果也是不錯的，動力或效率都有明顯的優(yōu)勢。
展開 為啥比亞迪用永磁同步電機(jī)，特斯拉和寶馬卻喜歡交流異步電機(jī)？
但在同樣的功率和扭矩下，異步電機(jī)所需要的體積和重量要遠(yuǎn)大于永磁同步電機(jī)。
特斯拉為啥喜歡用異步電機(jī)？
其實(shí)不光是特斯拉，很多歐洲品牌的電動車都喜歡用異步電機(jī)，比如寶馬i3，但中國和日本品牌卻不是這樣，對于永磁同步電機(jī)還是愛的深沉的。
至于特斯拉等國外品牌放棄優(yōu)勢明顯的同步電機(jī)的原因，目前有幾種推論：
一是異步電機(jī)更能適應(yīng)惡劣的環(huán)境，而特斯拉這種定位較高的車型可能會比家用車更多的經(jīng)歷激烈駕駛等狀況，那么異步電機(jī)不易退磁的特性就非常它們契合了。
第二個是永磁同步電機(jī)的核心材料稀土的問題，對于我國和日本而言，我國擁有不錯的稀土資源，，日本則是稀土產(chǎn)業(yè)的大國，世界銷量前三的釹鐵硼公司：住友特殊金屬公司、新越化學(xué)實(shí)業(yè)公司和TDK集團(tuán)都是日本公司，實(shí)力可見一斑。歐美國家可能就無法隨心所欲的使用稀土材料了。
展開 Samcef 基于轉(zhuǎn)子動力特性的中小型異步電機(jī)振動響應(yīng)研究
Samcef 基于轉(zhuǎn)子動力特性的中小型異步電機(jī)振動響應(yīng)研究
通過建立電機(jī)大轉(zhuǎn)子-軸承動力分析模型，借助samcef可以對系統(tǒng)進(jìn)行固有頻率及臨界轉(zhuǎn)速的計算。本案例來源于碩士論文。
論文首先應(yīng)用三維建模軟件 Pro/Engineer 依次對某一型號的異步電機(jī)的定子、繞組、端蓋、機(jī)座以及整機(jī)等進(jìn)行精確建模，應(yīng)用 Workbench 有限元軟件進(jìn)行相應(yīng)的模態(tài)分析計算，得到相應(yīng)的模態(tài)振型與固有頻率，并分析電機(jī)不同零部件對固有頻率的影響，為以后從結(jié)構(gòu)上改進(jìn)電機(jī)以達(dá)到減振降噪的目的提供了分析基礎(chǔ)。其次，基于異步電機(jī)的電磁振動產(chǎn)生的機(jī)理，從磁勢出發(fā)進(jìn)行相關(guān)理論推導(dǎo)，得氣隙磁密與電磁力波的解析表達(dá)式；應(yīng)用有限元計算方法，借助有限元商業(yè)軟件 AnsoftMaxwell，建立異步電機(jī)的仿真計算模型，依次計算得到電機(jī)的整體磁密分布、氣隙磁密分布以及由此所產(chǎn)生的電磁力，應(yīng)用軟件 ANSYS 計算得到電機(jī)的振動響應(yīng)問題，同時也對電機(jī)處于靜偏心時的狀態(tài)進(jìn)行計算分析，并通過相關(guān)振動實(shí)驗(yàn)對有限元仿真計結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。
最后，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際情況，應(yīng)用SAMCEF Field分析不同軸承剛度對固有頻率的影響。同時也進(jìn)行了諧響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)分析，得到了電機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同頻率下的響應(yīng)和隨時間變化的位移與加速度幅值，并研究了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在取不同軸承游隙下的振動響應(yīng)問題，為以后的轉(zhuǎn)子動平衡與軸承振動分析奠定了基礎(chǔ)。
基于轉(zhuǎn)子動力特性的中小型異步電機(jī)振動響應(yīng)研究.zip
展開 特斯拉的交流異步電機(jī) 國內(nèi)車企為何不“感冒”？
在電動汽車逐漸興起的當(dāng)下，驅(qū)動電機(jī)已經(jīng)成為廣大車企的新寵，但一般消費(fèi)者卻對它知之甚少。發(fā)動機(jī)有自然吸氣和渦輪增壓之分，而純電動車的驅(qū)動電機(jī)形式也不盡相同。目前，主流的驅(qū)動電機(jī)有交流異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)兩類。如果你稍微了解下就會發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)車企對永磁同步電機(jī)偏愛有加，而特斯拉卻更喜歡交流異步電機(jī)，是什么原因?qū)е铝诉@種現(xiàn)象呢？
兩種電機(jī)有何不同？
在分析原因之前，我們先來看看這兩類電機(jī)的工作原理有何不同。電機(jī)其實(shí)是一種電磁裝置，它的工作原理是通電線圈會在變化磁場中受力。而交流異步電動機(jī)和永磁同步電動機(jī)最大的不同就是產(chǎn)生磁場的方式不同，也就是勵磁方式不同。
交流異步電機(jī)也叫感應(yīng)電機(jī)，最重要的兩個部件則是定子與轉(zhuǎn)子。在電機(jī)啟動時，電池組中的直流電經(jīng)過逆變器后轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡⑤斔偷蕉ㄗ永@組線圈上，定子周圍的空間中便產(chǎn)生不斷旋轉(zhuǎn)的磁場。
受磁場影響，閉合的轉(zhuǎn)子繞組線圈中就會有電流產(chǎn)生，電流再次產(chǎn)生磁場，并與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，轉(zhuǎn)子因此受到旋轉(zhuǎn)的力矩作用，便開始沿旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)起來。但是，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速永遠(yuǎn)不會與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速同步。如果同步，轉(zhuǎn)子繞組的磁場便沒有相對運(yùn)動來切割定子的磁場，無法產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)子也就無法轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動。所以，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是略低于同步轉(zhuǎn)速，這種電機(jī)也因此被命名為交流異步電機(jī)。
而永磁同步電機(jī)則不同，它的定子線圈雖然也是繞組線圈結(jié)構(gòu)，但轉(zhuǎn)子卻更換為了永磁體，當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈中的電流變化產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場時，永磁轉(zhuǎn)子便會跟隨磁場一同運(yùn)動。這種勵磁方式無需像交流異步電機(jī)那樣切割磁力線，定子與轉(zhuǎn)子相互作用更加快速直接，因此二者可以保持相同的轉(zhuǎn)速。
永磁同步優(yōu)點(diǎn)多 原材料中國更豐富
通過上邊的對比就可以看出，永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡單，其體積可以做得更小，這對于重視空間布局和輕量化的電動汽車來說具有極大的優(yōu)勢。
展開 國產(chǎn)主流電動汽車電機(jī)盤點(diǎn)：永磁同步vs交流異步
不同于 ES8 全異步感應(yīng)電機(jī)設(shè)計，蔚來旗下第二款量產(chǎn)車型 ES6 雖然在基準(zhǔn)版中采用了雙永磁同步電機(jī)的設(shè)計，但是其性能版中采用了異步感應(yīng)電機(jī)與永磁同步電機(jī)組合的方式，其前軸搭載了 160kW 永磁同步電機(jī)，后軸則搭載了 240kW 的異步感應(yīng)電機(jī)，這樣的搭配讓 ES6 不僅擁有更長的續(xù)航里程，同時也兼顧了高性能。
下表是關(guān)于這兩款車的相關(guān)信息：
目前國內(nèi)電動汽車廠商大多采用永磁同步電機(jī)，相較于交流異步電機(jī)，永磁同步電機(jī)的性能表現(xiàn)更好，并且體積和重量方面也更占優(yōu)勢，而且制造時需要的稀土材料在國內(nèi)也十分豐富，因此采用永磁同步電機(jī)的車型在國內(nèi)種類繁多。
目前采用永磁同步電機(jī)的品牌主要有北汽新能源、比亞迪、小鵬汽車、吉利、奇瑞、威馬等品牌，并且制造永磁同步電機(jī)的品牌也有很多，其中不泛包括西門子、博世、大陸、博世等機(jī)械大廠，北汽新能源和比亞迪也開發(fā)了自家的永磁同步電機(jī)。
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一文了解新能源汽車常用的驅(qū)動電機(jī)類型及原理
這種轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度n比定子磁場的速度ns稍慢的現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)子發(fā)生了轉(zhuǎn)差，這種異步轉(zhuǎn)差，讓籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)體持續(xù)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電渦流，由此，在轉(zhuǎn)子上，電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，保證持續(xù)對外輸出。
1.2.2交流異步電機(jī)的發(fā)電工作原理
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里切割磁感線的運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生的電動勢成為感應(yīng)電動勢。在交流異步電機(jī)中，電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)時，定子中的通入三相電流為激磁電流，提供磁場，轉(zhuǎn)子上繞組提供導(dǎo)體，當(dāng)通過外部機(jī)械力，比如汽車驅(qū)動軸帶動轉(zhuǎn)子軸，從而帶動轉(zhuǎn)子運(yùn)動時，如果轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)速高于定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，此時交流異步電機(jī)即為發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子此時切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與作為驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子工作時相反，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的方向也相反。在發(fā)電過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)子受到與外力拖動相反的電磁阻力矩，使轉(zhuǎn)子速度下降。
1.3交流異步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍
交流異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是輸出扭矩可以在大范圍內(nèi)調(diào)整，能在加速或者爬坡時短時間內(nèi)強(qiáng)制提高輸出扭矩，永磁同步電機(jī)的電驅(qū)動汽車通常通過增加齒輪箱機(jī)構(gòu)來增加扭矩以提升速度。
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1.2.2交流異步電機(jī)的發(fā)電工作原理
根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里切割磁感線的運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生的電動勢成為感應(yīng)電動勢。在交流異步電機(jī)中，電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)時，定子中的通入三相電流為激磁電流，提供磁場，轉(zhuǎn)子上繞組提供導(dǎo)體，當(dāng)通過外部機(jī)械力，比如汽車驅(qū)動軸帶動轉(zhuǎn)子軸，從而帶動轉(zhuǎn)子運(yùn)動時，如果轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)速高于定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速，此時交流異步電機(jī)即為發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)子此時切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與作為驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子工作時相反，因而轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的方向也相反。在發(fā)電過程中，電機(jī)轉(zhuǎn)子受到與外力拖動相反的電磁阻力矩，使轉(zhuǎn)子速度下降。
1.3交流異步電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍
交流異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是輸出扭矩可以在大范圍內(nèi)調(diào)整，能在加速或者爬坡時短時間內(nèi)強(qiáng)制提高輸出扭矩，永磁同步電機(jī)的電驅(qū)動汽車通常通過增加齒輪箱機(jī)構(gòu)來增加扭矩以提升速度。但是交流異步電機(jī)的缺點(diǎn)是電機(jī)由于單邊勵磁，啟動電流較大，產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)矩需要的電流較大，而且定子中存在無功勵磁電流，因此能耗比永磁同步電機(jī)大，功率因數(shù)滯后；重載驅(qū)動時常出現(xiàn)過負(fù)荷現(xiàn)象；結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其控制技術(shù)要求高，制造成本高；功率密度相對低。目前，美國研制的電驅(qū)動汽車多采用交流異步電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。
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引言
基于新能源汽車驅(qū)動電機(jī)的基本性能要求，目前常用驅(qū)動電機(jī)類型主要包括三大類，即交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。目前，各車企配套車型統(tǒng)計中，每個車型選用的驅(qū)動電機(jī)類型也有所不同。
因此，要進(jìn)行新能源汽車搭載電機(jī)類型選用，了解驅(qū)動電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和性能優(yōu)缺點(diǎn)非常重要。
1交流異步電機(jī)
1.1交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)
交流異步電機(jī)，也稱感應(yīng)電機(jī)，結(jié)構(gòu)主要包括定子、轉(zhuǎn)子、電機(jī)軸、前后軸承、端蓋、位置傳感器、溫度傳感器、低壓線束和高壓動力線束。定子由定子鐵心和三相繞組組成；轉(zhuǎn)子常用籠型轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵心和籠型繞組。根據(jù)電機(jī)的功率不同會選擇水冷或者風(fēng)冷方式。（圖1）
1.2交流異步電機(jī)的工作原理
1.2.1交流異步電機(jī)的驅(qū)動工作原理
1.2.1.1定子提供旋轉(zhuǎn)磁場
交流異步電機(jī)要驅(qū)動提供扭矩，需要在定子線圈中通入三相交流電，產(chǎn)生不斷旋轉(zhuǎn)的磁場（磁場轉(zhuǎn)速為ns）。交流異步電機(jī)要求定子三相繞組必須對稱，并且定子鐵心空間上互差120度電角度；通入三相對稱繞組的電流也必須對稱，大小、頻率相同，相位相差120度。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，見式（1）。
ns=60f/p（1）
式中，ns為旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（也稱同步轉(zhuǎn)速），r/min；f為三相交流電頻率，Hz；p為磁極對數(shù)。對已經(jīng)設(shè)計定型生產(chǎn)的驅(qū)動電機(jī)，磁級對數(shù)已經(jīng)確定，因此決定磁場旋轉(zhuǎn)速度的因素為三相交流電頻率。
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一、驅(qū)動電機(jī)結(jié)構(gòu)
1.驅(qū)動電機(jī)的相關(guān)參數(shù)
如圖1所示，奧迪e-tron電動車平臺和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車平臺是有所不同的，兩臺異步電機(jī)分別位于前后軸，電池位于車身的中間，布局在車底位置。位于前軸的電機(jī)(圖2)最大功率是125kW，boost模式下能夠達(dá)到135kW。位于后軸的電機(jī)(圖3)最大功率140kW，在boost模式可以爆發(fā)165kW。多數(shù)時間下，e-tron都只靠后軸的電機(jī)驅(qū)動，需要時轉(zhuǎn)化為四驅(qū)模式。這兩臺電動機(jī)，最大功率合計為265kW，峰值扭矩561N·m，0-100km/h加速時間為6.6s，要是增壓boost模式下，0-100km/h加速時間可以達(dá)到5.7s。奧迪e-tron配備了95kW時的鋰離子電池，電池單次充電可以行駛400km。
圖1 奧迪e-tron異步電機(jī)的安裝位置
圖2 位于前軸的電機(jī)
圖3 位于后軸的電機(jī)
動力電機(jī)內(nèi)部集成減速齒輪組，減小尺寸。同時電機(jī)上部集成電機(jī)驅(qū)動功率逆變器。進(jìn)一步簡化高壓布線，使得純電總成更緊湊。電驅(qū)動橋既保證了高功率密度，又能夠很好地適應(yīng)后軸空間嚴(yán)苛的要求。更高的功率密度需要更好的電機(jī)熱管理系統(tǒng)。奧迪e-tron引入了高效的前后軸電驅(qū)動橋電機(jī)電控水冷系統(tǒng)。前橋電驅(qū)動裝置采用的APA 250平行軸式異步電機(jī)相關(guān)參數(shù)見表1，后橋電驅(qū)動裝置采用的AKA 320同軸式異步電機(jī)相關(guān)參數(shù)見表2。
表1 APA 250平行軸式異步電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
表2 AKA 320同軸式異步電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
2.驅(qū)動電機(jī)的結(jié)構(gòu)
奧迪e-tron車上使用的驅(qū)動電機(jī)是異步電機(jī)。每個電機(jī)的主要部件有：帶有3個呈120°布置銅繞組(U，V，W)的定子，轉(zhuǎn)子(鋁制籠型轉(zhuǎn)子)。轉(zhuǎn)子把轉(zhuǎn)動傳入齒輪箱。
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