永磁电机电动汽车

1、永磁同步与异步感应：为何高端电动车，必须同时要装这两种电机？

导语：电动车电机哪家强？永磁感应混搭才最棒。

作者丨王新宇

编辑丨周??到

设计丨付洪远

电机，作为电动汽车的主要动力源，其性能的优良直接决定了一辆电动车动力性能以及续航能力的表现。现阶段在售新能源车所采用的电机种类无外乎两种：永磁同步电机和感应异步电机。这两种技术有何区别？为何特斯拉Model 3、蔚来这样的高端电动车，都是两种电机一前一后排列呢？

「电机和电机之间有啥不同？」

我们初中就学过，所谓电机，指的是依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。简单来说，就是利用电生磁，然后再利磁场同性相斥，异性相吸的原理产生动力。

一般的电机内部，主要由定子和转子两个主要部分构成。所谓定子，就是电机内部的两块固定磁铁，分别为N极和S级。在两块磁铁中间，可以旋转的部分则为转子。转子的主要材质是由硅钢片叠压并缠绕线圈构成。值得注意的是，转子上的线圈是需要以特定的方向进行缠绕，如此才能令转子“听话”的旋转起来。

在通电时，电流会沿着线圈的缠绕方向进行传导。同时，根据“电生磁”原理便直接产生了相应的磁场。根据“同性相斥，异性相吸”原理与定子上的永磁体“相反”，由此转子便开始产生动力并开始旋转。

而应用在电动汽车上的永磁同步电机，结构却有些不同。电动车上所应用的电机结构恰恰相反，其转子采用永磁体的形式，而定子则采用铜线缠绕的形式。而提供动力的原理则与一般电机相同，定子通电产生旋转磁场，永磁体转子则自带磁场，同理产生动力。

另外，永磁同步电机中所谓的的“同步”，其代表的意思是电机中转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致，故称之为同步。

另外一种电机，则是感应异步电机。其本质电能转化为动能的原理依旧相同，只不过感应电机内并不存在永磁体。另外一点不同是，感应电机是定子通电产生一个旋转磁场并与转子绕组形成相对运动。转子绕组切割磁感线产生感应电动势，从而使转子绕组中产生感应电流。转子绕组中的感应电流与磁场作用，产生电磁转矩，使转子旋转产生动力。

而“异步”所蕴含的意思则是，在交流异步电机中，转子的速度始终是在“追赶”定子旋转磁场的速度。同时，转子为了能够切割磁感线产生电流，所以转子的转速需要一直比定子旋转磁场的转速慢。因为二者为异步运行，故称其为异步电机。

简单来说，永磁同步电机的定子形成的旋转磁场就好比是自带动力的主动齿轮，而转子则是啮合在一起的从动齿轮，两者之间的关系有些类似于硬连接。而感应异步电机则类似于风车。定子形成的旋转磁场就相当于风，转子则相当于风车的叶片，风吹向叶片使叶片运转从而产生动力。

再结合首席出行官的“灵魂画作”，简单的道理你已经懂了吧。

「两种电机“各有所长”」

其实，目前包括特斯拉Model 3在内的高端电动车的动力系统，都选择了搭载双形式电机的动力解决方案，即“前永磁，后感应”的双电机配置。这样的混搭其实就直接表明了两种电机形式擅长的“技能点”不同：永磁电机能保证更长的续航能力，感应电机则能保证更强的性能表现。

不过除了这个众所周知的特点，两种电机还有什么区别呢？

首先，在效率上，永磁同步电机的效率更高。因转子材质本身为永磁体，只需给定子通电形成旋转磁场便可以直接带动转子运转。所谓同步电机，定子旋转磁场每旋转一圈，转子也会旋转一圈。这其中理论上不存在转子电阻和磁滞损耗，显然效率最优。而感应异步电机的转子需要产生感应电流，这本身存在无功功率，且运转速度始终慢于定子的旋转磁场，故效率会低于永磁同步电机。

也正是因为其不同的工作特性，感应异步电机的电耗会高于永磁同步电机。这也就解答了蔚来ES8，奥迪e-tron以及奔驰EQC等双感应电机的电耗更高，续航能力更差的主要原因。

“ 这里插播一个问题，老款特斯拉在采用同样的双感应电机为何续航要强于上述车型呢？第一，老款特斯拉无论Model S和Model X本身的实际续航能力其实并非很强；第二，特斯拉因其在电控及电池的技术优化的更好，综合效率更高，所以其续航能力会略强于其他车型。在本质，特斯拉所采用的感应电机同样有着高电耗的事实，所以最新款的特斯拉车型均更换为永磁+感应电机的混合动力搭配。”

不过，在电机稳定性上，感应异步电机表现更佳。因为永磁同步电机本身自带永磁体，所以其必然会面对“高温退磁”的情况，长时间高负荷运行会导致电机内部温度过高，进而导致永磁体磁性下降甚至是消磁。相比之下，感应异步电机则无须担心退磁现象的发生。

在动力性能上，感应异步电机动力性能更强。现阶段，只有少数永磁同步电机的功率可以达到200kW以上，而感应异步电机甚至可以做到300kW+。其主要原因是永磁同步电机受制于永磁体的材料性能，也就是磁力的大小，功率做不了太大。另一方面则受制于电机稳定性，尤其是高温退磁现象，电脑会对电机使用最大功率的时间进行限制。这些都限制了永磁同步电机性能的发挥。

最后在成本方面，同等标准下永磁同步电机的成本会略高于感应异步电机，其核心原因在于永磁体的材质。

要知道，制造永磁体所需的钕铁硼永磁材料是稀土资源，其购入成本自然会高于感应电机。尤其对于稀土资源缺少或稀土工业不发达的国家而言，进口稀土资源无疑直接导致了电机成本的增加。

但在我国的情况却有所不同，中国拥有全球70%的稀土资源，钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%，所以国内供应商生产永磁同步电机的成本会更低。不过，我国已经将稀土列为战略物资并限制出口，这也致使国际稀土价格进一步提高，让国外永磁同步电机供应商的成本增加。

「未来很长一段时间，“感应+永磁”还会是行业标配」

其实并不存在孰强孰弱的关系，两种电机拥有着各自不同的特性。车企在选用两种电机的时候也会根据不同定位及需求，选用不同的电机类型。例如，国内中低端电动车均选用永磁同步电机，其根本原因就是其效率更高，电耗更小，进而实现更长的续航里程。而偏高端电动车则更乐意选用感应异步电机，来满足更强的动力性能。

当然，随着永磁同步电机的技术发展，如今这类电机的动力性能在有了明显提升的同时。但是，感应电机无论在性能还是成本上都还拥有不少的优势。所以，如今的高端电动车都选用了永磁+感应的“混搭配方”。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

2、电动汽车的永磁电机在多少度会消磁？

电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 根据电动机按起动与运行方式不同，可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机，三相电动机。
根据电动机按转子的结构不同，可分为笼型感应电动机，你在用的就是这一种（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。鼠笼就是一个闭合的线圈。
(1)当三相异步电机接入三相交流电源(各相差120度电角度)时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场，该磁场以同步转速沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转。
(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体(转子绕组是闭合通路)产生感应电动势并产生感应电流（感应电动势的方向用右手定则判定）。
(3)根据电磁力定律，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。载流的转子导体在定子产生的磁场磁场中受到电磁力作用(力的方向用左手定则判定)，电磁力对电机转子轴形成电磁转矩，驱动电机转子沿着旋转磁场方向旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。由于没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先，电机转动方向与旋转磁场方向相同。
如果我的回答对你有帮助请帮我采纳！

3、纯电动汽车使用永磁同步电机和异步电机的利弊？代表车型？

1.永磁同步电机

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。

优点：

1.效率高：因为它的励磁磁场（转子磁场）是由磁铁提供的，所以省去一部分励磁磁场所需的电能。

2.调速范围大：由于他是永磁作为励磁磁场，因此调整电流与频率即可很大范围调整电机的功率和转速。

3.体积小重量轻：因为它的结构简单，因此无论体积还是重量都相对较小。

4.发热小，密封性强，免维护。

缺点：

1.抗震性较差：由于现在大部分永磁材料都采用钕铁硼强磁材料，这种材料较为硬脆，因此受到强烈震动有可能会碎裂。

2.抗热冲击较差：由于转子采用磁性材料，而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁，因此会造成动力下降

得益于我国稀土资源优势，电动机主流为永磁同步电动机，如比亚迪，北汽等新能源车企大部分使用的都是永磁同步电机。

2.异步电机

异步电动机，又称感应电动机，是1885年由意大利物理学家和电气工程师费拉里斯发明。它是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。

优点：

1.结构简单稳定性好，抗震动性能优越。

2.不存在衰退现象，因为它的磁场并不依靠磁铁产生，这就使得它的工作温度和退磁性都比永磁同步电机要好。只要不损坏，就不存在动力下降的问题。

3.功率大，恒速性能强，因为它的磁场会根据输入的电流变化而变化（一个可变过程），这就使得它在空载到满载的过程中能够接近恒速变化。

缺点：

1.可调速性不好，因为恒速性能好，自然调速就比较困难，所以装备交流异步电机的特斯拉控制器极其昂贵。

2.需要交流电才能运转，新能源汽车都采用电池供电，电池属于直流电，这里就设计直流转交流的过程，而这一过程处理在世界上都还没有一个较为满意的解决办法，更何况特斯拉这种1.9秒破百的电机瞬间电流能够达到上百安倍，这又将是一个挑战。

所以基于机上这些原因，大部分的电动汽车都采用永磁同步电机，而特斯拉这种较为昂贵的汽车才会使用交流异步电机。

4、电动汽车有电机吗？

你好？电动汽车有电机。目前电动车市场上主要通用两款电机——永磁同步电机和异步电机（感应电机）。

两款电机各有所长，车厂根据车辆的成本、使用场景、技术等不同需求选择电机和调教。比如理想智造ONE和特斯拉Model 3单电机版采用了永磁同步电机，而蔚来ES8、特斯拉Model X/S上用的是异步电机，双电机版Model 3则二者都有。

5、电动汽车用永磁电机有什么优势?

力辉永磁电机与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特别是稀土永磁电机具有结内构简单，运行可靠容；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显着优点。因而应用范围极为广泛，几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。

6、电动车上永磁电机和感应电机有啥区别？

从概念上来说，永磁电动机主要是指永磁同步电动机，永磁指的是励磁采用的是永磁体，也就是磁铁。感应电动机就是咱们所说的交流异步机，它的励磁，也就是产生磁场，靠的是电流。这两种电机各有特色，没有好坏之分：
看续航，永磁电动机没有励磁的那部分电流分量⌄效率更高，特别是在高转速区域，同样的电池组可以带来更长的续航。
看加速能力，感应电机过载能力强，性能更彪悍，所以加速能力强于永磁同步机。
看控制系统，感应电机调速范围宽，但是控制稍微麻烦，永磁同步机调速范围虽然窄，但是控制系统简单。
以蔚来ET7为例，其搭载永磁同步电机+异步感应电机，其中永磁同步电机在加速时不需要等待磁场建立，反应更敏捷、加速更迅猛，而异步感应电机在空转时不需要额外的动力来抵消天然磁场的阻力，两驱状态下被拖拽时更节能。同时，通过调整常用电机——永磁电机的位置（前置/后置），还能让不同车型实现更偏前驱/后驱的动力输出，带来更丰富的驾驶体验。

7、电动汽车是否只用永磁同步电机？

目前是，永磁同步电机占了绝大多数。永磁同步电机的动态操控是最棒的，响应速度比异步电机快很多。当然直流无刷和永磁同步差别不大，但后者转矩控制精度差。当然不是只能用永磁同步，只要是电机都能用。

8、新能源汽车永磁同步电机的发展史，究竟是怎样的？

电动汽车具有低噪声、零排放、高效率、节能、能源多样化和综合利用等明显优势，成为各国发展的主流。随着永磁材料性能的提高和成本的降低，永磁同步电机(PMSM)以其高效率、高功率因数和高功率密度的优势成为电动汽车驱动系统中的主流电机之一。

永磁电机驱动系统

永磁电机不仅具有无刷结构和交流电机运行可靠的优点，还具有DC电机调速性能好的优点。它不需要励磁绕组，可以实现小尺寸和高控制效率。它是电动汽车电机研发和应用的热点。永磁电机驱动系统可分为无刷直流电机系统和PMSM系统。无刷DC电机(BLDCM)系统具有转矩大、功率密度高、位置检测和控制方法简单等优点，但换向电流难以达到理想状态，会引起转矩脉动、振动和噪声等问题。无刷直流电机系统在速度要求不高的电动汽车驱动领域具有一定的优势，得到了广泛的重视和应用。永磁同步电机(PMSM)系统具有控制精度高、转矩密度高、转矩稳定性好、噪声低等特点。通过合理设计永磁磁路结构，可以获得较高的弱磁性能，提高电机调速范围。因此，它在电动汽车驾驶中具有很高的应用价值，受到国内外电动汽车行业的高度重视，在日本得到了广泛应用。是一种理想的电动汽车驱动系统。

1.日本电动汽车用永磁同步电机的现状

日本从1965年开始发展电动汽车，1967年成立日本电动汽车协会。由于永磁同步电机的优异性能，自问世以来一直受到日本汽车公司的青睐。1996年，丰田汽车公司的电动汽车RAV4采用东京电机公司的插入式永磁同步电机作为驱动电机，其下的日本富士电子研究所研制的永磁同步电机可达到最大功率50kW，最大转速1300r/min。1998年1月，日产公司开发的新一代电动乘用车在美国加州投入使用。驱动电机采用钕铁硼材料，电机体积小。电动汽车驱动电机的技术指标见表2。

近年来，日本电气工程研究实验室与其他公司合作推出了一款内置双层永磁体的永磁同步电机(如图1所示)，提高了电机的横轴电导，增加了电机10%的转矩，增加了10%的最大效率区，电机最大峰值效率可达97%以上，主工作区效率可达93%以上。

2.欧洲电动汽车用永磁同步电机的现状

在法国的VEDELIC电动汽车项目中，PSA电动汽车动力总成制造商Moteurleroy-Somer在1997年改进了驱动电机。选用的新型驱动电机是三相永磁同步电机。

与传统的DC驱动系统相比，法国采用的三相永磁同步电机在以下三个方面进行了改进：①功率密度比和转矩密度比更高；②效率更高；③可靠性提高，维护方便。德国第三代奥迪混合动力汽车的驱动电机采用永磁同步电机(PMSM)。最大速度为12500转/分钟，最大输出功率为32kW。

3.美国电动汽车用永磁同步电机的现状

电动汽车在美国的发展比日本晚。在美国，感应电机的设计和控制策略已经成熟，因此感应电机是电动汽车的主要驱动电机。而美国也对永磁同步电机进行了研究，成果突出。詹姆士开发的永磁同步电机。歌迪和凯文。SatCon公司的LeRowR.E采用定子双绕组技术，不仅扩大了电机的转速范围，而且有效利用了逆变器的电压，绕组电流小，电机效率高。表4显示了美国SatCon公司开发的电机在不同速度和功率下的效率特性。

9、采用减速驱动永磁轮毂电机的电动汽车有哪些以及他们的主要参数？

的转子导体在定子产生的磁场磁场中受到电磁力作用(力的方向用左手定则判定)，电磁力对电机转子轴形成电磁转矩，驱动电机转子沿着旋转磁场方向旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。由于没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先，电机转动方向与旋转磁场方向相同。
如果我的回答对你有帮助请采纳！谢谢

10、新能源汽车所采用的电机主要有哪些？其各有哪些优缺点？中国汽车企业目前大多数采用永磁同步电机，

新能源汽车所采用的电机主要有直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机、开关磁阻电动机等。
直流电动机的优缺点：直流电动机的主要优点是电磁转矩控制特性优良，起动转矩和制动转矩较大，易于快速起动、停止;调速比较方便，调速范围广，易于平滑调节;控制装置简单，而且价格低廉。其主要不足是效率低，质量大，体积大，结构复杂，成本高;在高速工作时会产生火花，工作转速低，电刷、换向器等接触零件易磨损。直流电动机在早期开发的电动车上应用广泛，但在新研发的电动车上较少使用。
异步感应电动机优点具有结构简单、制造容易、价格低、运行可靠、维护方便、效率高等优点，因此得到广泛应用。据估计，90%左右的电动机均为异步电动机，在电网总负荷中，异步电动机用电量占60%以上。
三相异步感应电动机的缺点是功率因数低，运行时必须从电网吸收无功电流来建立磁场，故其功率因数小于1，大量的异步电动机在电网中运行，使网的功率因数下降，因此必须用其他方法进行补偿。
永磁同步电机优点：效率高，功率因数高，效率曲线平直，结构简单，便于维护，调速精度高。
开关磁阻电机优点结构简单，成本低，适用于高速，功率电路简单可靠，启动电流小转矩大。缺点：震动与噪音大。