前段時間,特斯拉Model 3首批車交付車主，電動汽車再次成為人們關注的焦點。在驅動馬達這個環(huán)節(jié)目前小型轎車上以特斯拉為主的交流異步電機和BYD的稀土永磁電機最具代表的兩種，今天就簡單的給大家?guī)硪恍┫⊥劣来烹姍C的知識。

稀土永磁電機的發(fā)展歷史

早在19世紀20年代就出現(xiàn)了世界上第一臺電機，而這臺電機的轉子部分就是永磁體,用來產(chǎn)生勵磁磁場。但當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石(Fe3O4)，磁能密度很低,用它制成的電機體積龐大,不久被電勵磁電機所取代。

隨著技術的發(fā)展對于永磁體材料的選擇也有過很多種，這其中最優(yōu)異的莫過于稀土材料了，所以將采用稀土永磁材料的電機又叫做稀土永磁電機。

稀土永磁電機的機構與原理

稀土永磁同步電機從結構上看主要是由轉子、端蓋、及定子等部件組成的。

一般來說，永磁同步電機的定子結構與普通的感應電機的結構非常非常的相似，而主要是區(qū)別于轉子的獨特結構與其它電機形成了差別。

和特斯拉使用的交流感應異步電機的最大不同則是在轉子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極(稀土)。

由于在轉子上安放永磁體的位置有很多選擇，所以永磁同步電機通常會被分為三大類:內(nèi)嵌式、面貼式以及插入式。

而他們的工作原理大致相同，在固定電動機定子繞組中通入三相電流，在通入電流后就會在電動機的定子繞組中形成旋轉磁場，由于在轉子上安裝了永磁體，永磁體的磁極是固定的，根據(jù)磁極的同性相吸異性相斥的原理，在定子中產(chǎn)生的旋轉磁場會帶動轉子進行旋轉。

稀土永磁電機的技術瓶頸

1、控制問題

永磁電機制成后不需外界能量即可維持其磁場，但也造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場極為困難。永磁發(fā)電機難以從外部調(diào)節(jié)其輸出電壓和功率因數(shù)，永磁直流電動機不能再用改變勵磁的辦法來調(diào)節(jié)其轉速。

2、成本問題

由于稀土永磁目前價格還比較貴，稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高，這需要用它的高性能和運行費用的節(jié)省來補償。因此永磁電機適于小功率的場合。

3、退磁問題

稀土永磁電機對于工作環(huán)境要求比較苛刻,超過180℃的稀土永磁材料將出現(xiàn)不可逆的退磁和失效情況;在劇烈振動或溫差較大的情況下容易出現(xiàn)斷裂;材料容易氧化腐蝕,必須進行表面涂裝才能使用;稀土永磁電機對于過載十分敏感,一旦過載將導致永磁材料的退磁。

同時，稀土永磁電機的電磁負荷很高，制成后磁場難以調(diào)節(jié)，其動力控制系統(tǒng)要比感應電機復雜得多。傳統(tǒng)的電機設計理論、計算方法、電機控制系統(tǒng)都不能適應高性能電機的研制要求。

總而言之，在稀土永磁電機研發(fā)的路上，困難重重。但是不經(jīng)歷風雨怎么見到彩虹，而在空難面前汽車工程師們孜孜不倦的努力最終也將突破瓶頸，大眾也能受益科技帶來的便利。

主流新能源汽車驅動電機的不同之處

新能源汽車的驅動電機主要有永磁同步、交流異步和開關磁阻三大類。因其不同特點,各有應用場合。

稀土永磁同步電機

按照原理上可以做到，體積小、質(zhì)量輕，功率密度大，可靠性高，調(diào)速精度高，響應速度快，由于永磁同步電機功率密度高，其工作效率最高可達97%,能夠為車輛輸出最大的動力及加速度，囡此主要用在對能量體積比要求最高的新能源乘用車上。

缺點是最大功率較低，而且成本比較高。交流異步電機價格低、運行可靠；但其功率密度低、控制復雜、調(diào)速范圍小是固有限制。價格優(yōu)勢使得其在新能源客車中使用的較廣泛。

感應（異步）電動機

能忍受大幅度的工作溫度變化。而相反溫度大幅度變化會損壞永磁電動機，感應電動機的輸出扭矩可以在大范圍內(nèi)凋整，不需要撒熱機構，重量輕，類似西瓜大小，重量不過52公斤。轉速區(qū)間可以達到0—12000轉，所以無需安裝多余的傳動機構。所以其車身的重量在新能源汽車中占有絕大的優(yōu)勢。

缺點是轉子旋轉速度難以控制，能耗較大，功率因數(shù)滯后，結構復雜、采用感應（異步）電機，其控制系統(tǒng)復雜技術要求高，制造成本高。

開關磁阻電機

價格低、電路簡單可靠、調(diào)速范圍寬；但震動、矂聲大，控制系統(tǒng)復雜，且對直流電源會產(chǎn)生很大的脈沖電流。用于大型客車，比亞迪電動車。

其中，日韓車系目前多采用永磁電機，轉速區(qū)間和效率相對都較高，但是需要使用昂貴的系統(tǒng)永磁材料釹鐵硼；歐美車系則多采用交流感應電機，主要原因是對于稀土資源匱乏，以及降低電機成本考慮，其劣勢則主要是轉速區(qū)間小，效率低，需要性能更高的調(diào)速器以匹配性能。