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发动机我们都懂那么电动机呢?
发表评论 来源:本站 编辑:baihua 日期:2019-06-24

  柴油发动机那几个有限的种类,电机家族的组成和分类方式足够让人眼花缭乱。比如说,如果用工作电源划分可分为直流电机和交流电机;按结构和工作原理又可分为异步电机和同步电机;按用途划分,可分为驱动用电机和控制用电机。

  以上各大类又能分为数个子类别,比如直流电机按结构又可分为有刷直流电机和无刷直流电机,而有刷直流电机可分为永磁直流电机和电磁直流电机;控制电机亦有伺服电机和步进电机之分…….

  听起来让人很头疼?没关系,虽然电机家族如此庞大,但与汽车驱动相关的电机目前主流只有两种:异步电机(也叫感应电机)和永磁同步电机。哦!对了!还有一种轮毂电机,但目前轮毂电机的商业化还较为遥远,在此先暂不讨论!

  感应电机就是咱们经常说的交流异步电动机,它是一种由定子绕组之后形成的旋转磁场与转子绕组中感应电流的磁场互相发生物理作用之后产生电磁转矩驱动带动子旋转的一种电动机类型,它由转子、定子、冷却系统和外壳组成,它的结构与外形结构与我们小时候玩的四驱车电动机相似(相似但不同)。由于感应电机的转子总是在“追赶”定子中旋转的磁场的转速,转子的转速总是要比磁场的转速慢一点,也就是异步运行,并且转子本身也会产生感应电流,这就是为何叫做异步电机或是感应电机的来历。

  正是因为这个原因,感应电机在控制起来会稍微复杂一点,效率尤其是在低速运转下会比永磁同步电机稍低。同时由于感应电流的存在,转子的散热要求也相对较高,需要更加高效、复杂的散热系统。但感应电机也有它的优势,它的结构相对简单、可靠性高、过载能力强、皮实耐用,更容易获得较大功率!

  而永磁同步电机的结构和材料就更为复杂一些。所谓永磁,就是在制造转子时加入永磁体,因此转子的转速与定子的旋转磁场转速始终保持同步,因此叫做永磁同步电机。

  由于这种电机的转子体积更小且没有转速差,而且永磁同步电机的转子不会有感应电流,效率更高、散热更方便、体积更小,转速控制起来也会更容易,所以目前也很受车厂青睐。但为了保证永磁体的性能和稳定性,永磁体需加入稀土元素,因此制造的成本会更高,且因为结构更精致复杂,在极端环境下可能不如感应电机耐操!

  比较关注新能源汽车技术讯息的粉丝们可能会有这么一个印象:欧美车厂比较喜欢使用感应电机,而国内及日本大多数厂家喜欢采用永磁同步电机……

  来自大洋彼岸的特斯拉就是最好的例子,其旗下的Model S与Model X都采用了感应电机;但国内,只有蔚来ES8与江铃E200S这两款车同样搭载感应电机。除此之外,包括比亚迪秦/宋EV、吉利帝豪EV、荣威ERX5、前途K50等绝大部分纯电动车都是搭载永磁同步电机,而包括日产凌风以及两田的那一堆Hybrid车型,也都是使用永磁同步电机。

  为什么呢?我们都知道,尼古拉·特斯拉作为电力祖师爷级别人物,发明了三相交流电(动力电)与三相交流异步电机,特斯拉以此作为品牌名,除了向这位杰出的科学家致敬之外,也因为其初创团队本来就是研发感应电机出身。再加上特斯拉的首款产品是以莲花为蓝本的电动跑车,自然就选择了功率更大、扭矩更强的感应电机。

  当然,永磁同步电机目前能占据大半壁江山的原因也很简单,在大体相同的技术水平下,永磁同步电机除了成本较高之外,无论体积重量还是效率,都比感应电机表现要好,从而可以提高能源效率、增加续航里程,这无疑直击当下纯电动车的最大痛点。同时,永磁同步电机在瞬态条件下仍然可以保证95%左右较高效率,加上体积小,重量轻,因此适用于频繁启停的工况以及较小的乘用车布置空间。此外,永磁电机不需要感应电机那般的要有高效和复杂的冷却系统,也有利于整车的设计制造。

  此外,制造永磁体所需的钕铁硼等永磁材料是重要的稀土资源,而中国则是稀土资源最丰富的国家,占据了全球超过70%的稀土资源;而日本则是稀土产业的大国,拥有丰富的稀土冶炼加工经验及技术。所以,不用发愁稀土资源的中、日,自然也就更青睐体积重量更小、效率更高的永磁同步电机,虽然永磁同步电机的成本会比感应电机更高一些,但在庞大的电池成本面前简直不值一提!

  不过,就如同粗糙的多连杆不一定比精心调校的麦弗逊更优秀一样,感应电机与永磁同步电机其实也并无绝对的优劣之分;而且除了电机本身的特性以外,电池、电池的BMS系统、电控系统也是影响整个动力单元最终表现的重要因素。

  比如凭借多年的研发以及出色的BMS系统,特斯拉也足以克服感应电机的种种限制,不仅功率、扭矩以及特斯拉车型的百公里加速时间傲视群雄,在感应电机不太有优势的能效方面也取得了长足的进步,在百公里能耗这一指标上,并不逊色于使用永磁同步电机的对手,加上出色的BMS与大容量的电池组,特斯拉依然在续航里程上有相当的优势。不过,由于成本与续航里程的种种考虑,特斯拉最新的车型Model 3还是舍弃了感应电机而转投永磁同步电机的怀抱。

  当然,对于双电机或是多电机的车型来说,目前更先进的一种方式是将感应电机与永磁同步电机结合使用,比如荣威的Marvel X以及蔚来的ES6性能版。以蔚来ES6性能版为例,采用前轴160kW永磁同步电机与后轴240kW感应电机的组合,日常巡航以永磁同步电机为主,起步或急加速则以功率更大的感应电机为主,不仅发挥了永磁同步电机效率高与感应电机大功率的优势,同时由于感应电机没有永磁体,在“空转”时并不会耗费能量,以“前同步、后感应”配置的ES6性能版为例,其续航里程不仅较兄长ES8大大增加,甚至比前后160kW同步电机的ES6基准板的续航里程还要多了20km!

  那么,感应电机与永磁同步电机是瑜亮之争吗?在我们看来它们更像是互补共生。孰优孰劣其实无法定论,但有一点可以肯定:相比于数十年几乎不变的内燃机时代,进入电气时代后汽车技术的发展速度与迭代频率明显更加快。除了感应电机与永磁同步电机,前面提到过的轮毂电机,又或是广泛用于商用车上的开关磁阻电机也在快速发展,谁也不知道下一次颠覆会何时到来?

  正因为在电机的世界里有这么多学问,有这么多可以玩转的空间,这期我们就先来为大家分析一下电机数量与车辆操控、动力性能的关系,让您了解以往不可能出现在传统燃油车上的配置学问,如今在新能源车圈也成了一门显学!返回搜狐,查看更多

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