永磁电机和交流电机到底是什么鬼？一文看懂电动汽车驱动电机

本文由什么值得买用户原创：airstream

再一次受到汽车小小值邓老编的邀请，这次来给大家科普一些关于驱动电机的知识。之前一期讲的是电动车的使用，一期讲的是电池，那么这一期再来讲一讲电动车上的驱动电机。

俗话说，发动机是汽车的心脏，它将燃料的化学能转化成让车子行进的动力；而对于电动车来说，把电能转换成动能的是驱动电机，这是电动车行驶的动力来源。其实，不仅仅只有纯电动车才用电机，油电混动，以及氢燃料电池车都需要电机来驱动。本文就简单为大家科普一下电机的优势和不同种类电机的异同。

电机驱动好处多，容我一一跟你说

相对于内燃机来说，把驱动电机作为汽车的动力来源是有诸多好处的。首先，驱动电机的转速范围很宽，可以从0到10000多转，这样既不需要离合器（液力变矩器）也不需要变速箱，而且电机本身也比较小，动力系统可以做得简单又紧凑。从总布置的角度来说，没有必要像燃油车似的做个“大鼻子”发动机舱来容纳发动机和变速箱，无论是造型还是车内空间都有更大的发挥余地。（考虑到消费者的接受能力，现阶段的纯电动车造得还是比较像油车的形状，但其实没这个必要）

更爽的是，电机几乎可以从起步开始就输出最大的扭矩，而且在整个中低转速区间始终都有很大的扭矩输出。在起步加速时，电动车的动力优势非常明显，这也是为什么特斯拉、蔚来、比亚迪等电动车可以在百公里加速这个项目上花式吊打同价位的燃油车。

同样，这也是为什么很多鸡贼的“买菜级”电动车喜欢标0-50km/h的加速时间，就是因为电机的动力优势在中低速。对于日常城市驾驶来说，这种中低速下的动力表现其实是更为重要的，而且电机的动力响应通常会更快一些，很多电动车用户表示开了电动车之后就很难再开回油车了，相信动力体验的优势是其中一个重要原因。

其次，驱动电机在效率方面也拥有绝对的优势。我们知道，现在汽油机效率的巅峰不过是40%左右，这还是一个高载荷的理想工况，换句话说就是只有在急加速、长上坡、或者拉满货的情况下才可能跑得出来。而在实际驾驶中，特别是城市道路工况中，汽油机的油箱到车轮（tank to wheel）效率通常连20%都到不了，有强混加持的很省油的车可能做到20%+的水平。

而对于电动车来说，驱动电机的效率几乎在任何情况下都能做到80%以上，高效率的工况可以有90%多。即便考虑到电能在电池充放电过程中的一些损耗，其油箱到车轮效率也可以轻松超过60%，即汽油车的3倍以上。

此外，电机还可以对输出扭矩进行更加精细的控制。特别是对于牵引力控制和弹射起步控制，电机的响应速度要比传统的内燃机快得多，可以更好地榨取轮胎的抓地力。打破世界纪录的苏黎世联邦理工大学的大学生方程式电动赛车，百公里加速仅需1.513秒，这是油车所难以企及的成绩。

打破加速纪录的苏黎世联邦理工大学的电动赛车

驱动电机拆开看，感应永磁哪家强

把电池塞进玩具四驱车里，打开开关，车子就能跑了，对于童年玩过四驱车的剁友们来说，这个过程并不难理解。动手能力比较强（手贱）的可能还拆开过四驱车的马达，能看到里面的定子和转子。四驱车里的马达，尽管和这里说的驱动电机原理不太一样，不过本质上都是把电能转化为机械能的设备。

驱动电机的结构主要分为定子、转子和机械结构三大块 。其基本原理是利用通电线圈（定子绕组）产生旋转的磁场，并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩。其中，定子是电机里静止不动的部分，由定子铁芯、定子绕组和机座组成，定子绕组通入三相电之后就会产生旋转的磁场。而转子就是电机中旋转的部件，主要由转子铁芯，永磁体（永磁同步电机）和转子绕组（感应异步电机）组成。

说到这里，根据转子的不同驱动电机就分成了永磁同步电机 和感应异步电机 两种。刚开始接触这两个名词的时候可能很难记住谁是谁，其实这个名字还是挺直观的，永磁同步电机，永远有磁，那么说明转子里有一块“大磁铁”，也就是所谓的永磁体。这个“大磁铁”不是我们中学时学的四氧化三铁，那个磁能积（衡量永磁体储存磁能密度的物理量）太弱了，实际电机里用的永磁体材料是钕铁硼。我知道很多人不知道这字咋念，教大家个诀窍，一般不认识的元素念右半边就对了，所以这就念“女失朋”，哦不对，应该念“女铁朋”。

红圈圈出的是稀土元素

这个钕Nd元素是稀土元素，稀土元素的产能绝大多数都在中国，稳定的稀土供应算是我国电机生产的一个优势。由于永磁体材料含有稀土元素，永磁同步电机的制造成本是比较高的，其中永磁体材料要占到整个电机成本的接近一半比例。尽管成本高一些，不过永磁同步电机更小巧紧凑，效率更高，目前占据了市场的主流。

特斯拉的感应电机

从上图中可以看到，特斯拉的感应电机尺寸很大，几乎是填满了两个车轮间的空间。当然，特斯拉作为电动汽车的先行者，其集成度做得很高，布置得也很巧妙，所以空间利用率做得是比较好的。从蔚来所展示的电机对比中不难看出，蔚来下一代的永磁同步电机在功率接近的情况下，尺寸相较感应电机缩小了很多，小巧的尺寸意味着更轻的重量和更低的布置难度。

蔚来驱动电机展示

有意思的是，比较贵的电动车，特斯拉和蔚来的高端车型用的反而是成本比较低还笨重的感应异步电机，而它们入门款车型以及其他广大平民品牌的电动车则大多用的是永磁同步电机，这又是为什么呢？永磁同步电机千好万好，但有一个致命缺点，就是会有高温退磁问题 。

特斯拉和蔚来早期的车型都把强大的动力性能作为一个优势项目，电机的功率都做得特别大，蔚来ES8是652马力，特斯拉的P100D车型甚至有772马力的狂暴动力！国内外的媒体没少拿这些高性能电动车去和燃油的性能车去PK加速，甚至说会跑去刷赛道圈速，这其实对车子是很大的考验，在大几百马力的全功率输出下，电机的发热量是很可观的。而钕铁硼在温度100多度的情况下就会开始出现退磁现象，如果永磁体长时间处于高温状态，那么会造成永久的不可逆的退磁。

不过话说回来，近年来特斯拉和蔚来也开始逐步改用永磁同步电机，性能同样非常强，也没少刷圈，这说明退磁问题应该是得到了一定程度的解决。特斯拉Model3的四驱版，蔚来ES6的中高配版本，不约而同地采用了永磁同步电机和感应异步电机“混搭”的组合（特斯拉是前异步后永磁，蔚来是前永磁后异步），以便同时满足高性能和高效率的需求。

永磁同步电机占据市场主流的最主要的原因我认为还是效率更高。现阶段由于电池的能量密度还不够高，续航里程仍是电动车用户的痛点，所以消费者们都希望电动车能跑得更远。永磁同步电机的效率相对感应电机更高，特别是频繁加减速的瞬态工况，效率差距会更明显。以蔚来为例，前后都是感应异步电机的ES8工信部续航只有355公里，上市后被诟病得很惨。而之后将前电机替换为永磁同步电机的ES6，在加速性能几乎没有下降的前提下，同样电池续航增加了20%，达到了430公里。当然，ES6更小的尺寸和更轻的重量同样为更远的续航做出了贡献。

在乘用车领域，永磁同步电机已完全成为了市场主流。相比较而言，永磁同步电机的功率密度更大，尺寸小重量轻，效率高振动小，缺点在于成本较高，以及高温时的永磁体退磁问题。感应异步电机的优势在于成本低、工艺简单，同时还能承受大幅度的温度变化，而缺点是体积重量大，效率低，除特斯拉、蔚来等少数乘用车用之外，主要用于对空间要求较低的电动客车、物流车以及载货车等车型中。

每周四晚上，汽车小小值联合站内达人，为大家带来中立、客观、有干货的深度汽车攻略文章。

新能源汽车常用的电机是哪几种？各有哪些优缺点？

电机作为新能源汽车的动力来源，其品质决定了新能源汽车可以走多远。加上近些年来电动车的发展形如"星火燎原"之势，电机的重要性不言而喻。目前市场上的新能源汽车所使用的的电机主要是两种，永磁同步电机和交流异步电机。

永磁同步电机的工作原理就是电生磁。通电后，电机中的线圈就会产生磁场，然后又因为内部的磁铁同性相斥，所以线圈便会开始转动。电流越大，线圈的转动速度就越快。

而使用永磁同步电机的优点就在于其电机的体积小且质量轻，可以省下不少的空间；另外永磁同步电机的使用效率表现优异，其高功率密度致使其电机的工作效率可以达到97%，这对于汽车而言就是保证了动力和加速度。不过永磁同步电机的缺点在于它造价昂贵，需要用到稀土这种稀缺资源作为材料。而众所周知，中国是作为世界上稀土存储量最多的国家，而且中国的磁性材料的总产量也达到了全球的 80%。所以，国产的电动车都是基本上使用永磁同步电机，例如北汽新能源、比亚迪和小鹏汽车等。

而交流异步电机，虽然也可以视作为电生磁的原理，但与永磁同步电机不同，它采用线圈+铁芯的设计。通电后磁场出现，并且随着电流的变化，磁场方向和大小也跟着改变。

虽然没有永磁同步电机的高功率，但交流异步电机的价格比较低，所以成本控制很理想。不过体积大也是占用了一定的汽车空间，另外能量消耗很高也是一个大的弊端，导致运行效率也很低。所以，交流异步电机应用在新能源客车上较多。另外，特斯拉也是主要使用交流异步电机的汽车品牌之一。

电机的发展目前还是处于一个瓶颈急需要突破的时期，关于永磁同步电机和交流异步电机的比较，其实没有太大的区别。像国产品牌电动车就注重空间，合资品牌特斯拉就更追求动力，所以侧重使用的电机就不一样。

相关问答

汽车电机多少钱?

[最佳回答]看你要什么配置的,一般300-500就可以买到,好的电机就很贵了:1、汽车电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置;2、电动机也称(...

电动汽车驱动电机的类型、结构与工作原理(图解)-汽车维修...

[回答]qcwx_s2()

汽车电动机的原理是什么?

[最佳回答]电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。电...

汽车马达坏了什么原因引起-汽车维修技术网

[回答]起动机离合器损坏,在启动机转子和齿轮之间还有离合器,一般来说起动机工作时的转速为120r/min,而发动机启动后怠速的转速则在900r/min左右。离合器的...

什么是汽车马达?

汽车马达是指将电能转化为机械能,为汽车提供动力的装置。通常,汽车马达由一个旋转的磁场和一个固定的磁极组成,当电流通过旋转的磁场时,会在固定磁极上产生一...

汽车电机有多些?例如玻璃水电机,雨刷电机,所有的马达电机-ZO...

汽车电机有多些?例如玻璃水电机,雨刷电机,所有的马达电机举报雨刷8人讨论1022次围观关注问题写回答讨论回答(8)1275688619有启动电机(马达或起动机)...

汽车马达是什么_汽配人问答

[最佳回答]保养车子是个大学问,我也不甚了解。不过,车子的说明书里有很多需要注意的地方,多了不敢说,首先要按上面讲的办。至于如何开车最省油,我想,还是安全...

汽车电机坏了是什么原因导致的?

汽车电机损坏有两种原因:1.机械故障引起的电机损坏,常见的故障有①电机轴承磨损,引起转子与外壳磨擦损坏②电机散热孔有异物掉入,引起转子卡滞磨损2.电器故...

汽车电机型号排行榜?

1、雅迪黑钻电机作为雅迪E-PLUS系统的核心电气件,黑钻电机采用了独特结构,使得电动车扭矩更大,瞬时加速力更强。此外,黑钻电机还拥有电池动态修复技术,这可...

汽车电机主要原材料?

电机的主要材料都为金属,除结构件受加工费用有较大影响外,其余费用直接取决于原材料用量。驱动电机的原材料成本随产量的提升成本基本不会变化。虽然铝材料便...