永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

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永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

时间:2019-11-22 20:16:18 来源:网络整理 作者:匿名 热度:2309℃

在新能源汽车逐渐出现的这个时代,驱动电机对新能源汽车的重要性不亚于发动机对燃料汽车的重要性,因为它不仅决定了汽车的起动速度,还决定了汽车的加速性能。正因为如此,许多汽车制造商现在非常重视电动机的研发,电动机是大多数汽车制造商的新宠。

目前,新能源领域可以推广的汽车电机主要有两种,分别是永磁同步电机和交流异步电机。其中,前者很受国内新能源汽车公司的欢迎,并被大量使用,而后者则不那么幸运,更不用说国内用户在世界上也很少。

那么,为什么永磁同步电机能赢得这么多新能源和传统汽车企业?永磁同步电机和交流电机有什么区别?特斯拉和威来为什么不使用永磁同步电机?听教授说吧!

永磁同步电机和交流异步电机有什么区别?

1.不同的结构设置

从结构上看,永磁同步电机的结构比交流异步电机复杂,其成本输出较高,但永磁同步电机体积较小,重量较轻。

永磁同步电机主要由转子、端盖和定子组成。其定子结构与普通感应电机非常相似。然而,它的转子结构设计非常独特。转子配有高质量的永久磁极,通电时可产生旋转磁场。

异步电动机的结构可分为定子和转子两部分。当然,除此之外,还有端盖和风扇等附件。值得注意的是,异步电动机的定子是电枢,因为它产生令人兴奋的旋转磁场并从电源吸收电能。

2.不同的工作原理

在工作原理层面,永磁同步电机由永磁体激励产生同步旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场的作用下通过电枢反应感应出三相对称电流。此时,转子动能转化为电能,永磁同步电机用作发电机。

相反,当三相对称电流引入定子侧时,由于三相定子空间位置相差120度,三相定子电流在空间产生旋转磁场,转子的旋转磁场在电磁力的作用下运动,从而将电能转化为转子动能,永磁同步电机作为电机使用。

交流异步电机是向三相定子绕组注入对称交流电,产生旋转磁场,切断转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流。载流转子导体在定子旋转磁场的作用下产生电磁力,作用在电机转轴上,形成电磁转矩,驱动电机沿旋转磁场方向旋转。

值得注意的是,当导体切断磁场中的磁力线时,导体内部会产生感应电流,然后与感应磁场配合,共同向电机转子施加驱动力,推动转子移动。

为什么永磁同步电机比交流异步电机更受欢迎?

根据永磁同步电机和交流异步电机的特点,永磁同步电机更适合频繁启停条件,而交流异步电机(感应电机)更适合高性能和高速条件,这就是特斯拉、威来等高性能电动汽车都采用交流异步电机的原因。

从表中列出的特性来看,永磁同步电机能被大多数汽车公司青睐的原因似乎很简单,即在相同的技术水平上,永磁同步电机的转矩密度、功率密度和效率都优于交流异步电机,这对提高能源利用效率和延长汽车续航里程大有裨益。

但是话说回来,虽然交流异步电动机在重量和体积方面没有优势,但是它们具有宽的转速范围、低的制造成本和简单的工艺,并且它们的操作不容易引起电动机退磁,并且它们可靠、稳定和耐用,这是永磁同步电动机没有的亮点。

另一方面,永磁同步电机在瞬时状态下仍能保证约95%的能量转换效率,由于电机体积小、重量轻,不需要高效复杂的冷却系统,因此可以有效最大限度地利用车辆的空间布局,对整车的设计和制造有很大的影响。

其次,由于电机的核心技术基本上被垄断,国内许多汽车公司都依赖供应商提供电机,能够独立拥有电机独立产权的汽车公司只有比亚迪、荣威、威来和特斯拉,用“几颗星星”这个词来形容都不为过。

当然,除了技术特点和市场原因之外,这两种电机所用的原材料也不容忽视。需要注意的是,永磁同步电机中使用的钕铁硼等永磁材料是重要的稀土资源,而欧洲、美洲等地区的稀土资源非常稀缺。相比之下,中国拥有世界70%的稀土资源,钕铁硼磁性材料的总产量占世界总产量的80%。哪个更强,哪个更弱?

让我们回到书上来。作为汽车公司最喜欢使用的两种驱动电机,永磁同步电机和交流异步电机各有利弊,但它们的优点和缺点不同。然而,对于汽车公司来说,他们通常会考虑不同的,自然会选择不同的发动机对象。

从另一个角度来看,电动汽车驱动系统的设计是选择哪种设计方案或哪种部件,不是通过单个部件的优缺点来做出决策,而是通过组合电池管理系统、电子控制系统、车辆布局设计等方面进行分析、考虑然后做出决策。

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