我們生活中大小家電中都有電動(dòng)機(jī)的存在，電動(dòng)機(jī)是工業(yè)必不可少的機(jī)器，由于人們平常接觸的電動(dòng)機(jī)比較多，所以對(duì)于電動(dòng)機(jī)的研究要比發(fā)電機(jī)多得多，對(duì)電動(dòng)機(jī)分類(lèi)也詳細(xì)的多。大體上電機(jī)可以按照按工作電源、結(jié)構(gòu)及工作原理、起動(dòng)與運(yùn)行方式的不同以及用途的不同來(lái)分類(lèi)。其中適合于新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)的電機(jī)主要有永磁同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)三大類(lèi)。在此，我們先用一張圖來(lái)概括一下按結(jié)構(gòu)及工作原理方法歸類(lèi)的電機(jī)。

按結(jié)構(gòu)及工作原理方法歸類(lèi)的“電機(jī)族譜”

什么是感應(yīng)電機(jī)/永磁電機(jī)？

感應(yīng)電機(jī)就是咱們經(jīng)常說(shuō)的交流異步電動(dòng)機(jī)，它是一種由定子繞組之后形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流的磁場(chǎng)互相發(fā)生物理作用之后產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)子旋轉(zhuǎn)的一種電動(dòng)機(jī)類(lèi)型。而永磁電機(jī)主要是指永磁同步電動(dòng)機(jī)。

感應(yīng)電機(jī)（交流異步電動(dòng)機(jī)）

首先，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中由于轉(zhuǎn)子總是在“追趕”定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，并且為了能夠切割磁感應(yīng)線(xiàn)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總要比定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速慢一點(diǎn)點(diǎn)，也就是異步運(yùn)行，所以才將這種產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動(dòng)機(jī)稱(chēng)為交流異步電動(dòng)機(jī)。正是因?yàn)楫惒?，所以產(chǎn)生了轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差使轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)體產(chǎn)生電流，從而在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)。也是因?yàn)檫@個(gè)原因，其控制起來(lái)會(huì)稍復(fù)雜一些。但是感應(yīng)電機(jī)就是由線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子鐵芯組成，所以?xún)r(jià)格便宜，過(guò)載能力強(qiáng)，皮實(shí)耐用的同時(shí)性能卓越。

永磁同步電機(jī)

談及永磁同步電動(dòng)機(jī)，字面上可能更好理解，所謂永磁，是指在制造電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)加入永磁體，使電機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提升。此前磁鐵性能不好，但是“萬(wàn)磁王”高磁性能釹鐵硼在控制算法下的穩(wěn)定性能和廣泛應(yīng)用，增加了永磁體的可靠性與穩(wěn)定性，可以較好地減少退磁現(xiàn)象的發(fā)生。而所謂同步，則指的是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。

稀土永磁部件

如果轉(zhuǎn)子繞組中的電流不是由定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)的，而是自己產(chǎn)生的，則轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)無(wú)關(guān)，而且其磁極方向是固定的，那么根據(jù)同性相斥、異性相吸的原理，定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就會(huì)拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并且使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)“同步”旋轉(zhuǎn)。這就是同步電動(dòng)機(jī)的工作原理。毫無(wú)疑問(wèn)，同步自然控制起來(lái)更方便一點(diǎn)。

為何國(guó)內(nèi)車(chē)企偏愛(ài)永磁電動(dòng)機(jī)？

為了能讓大家更加簡(jiǎn)潔明了 get 到這兩種電動(dòng)機(jī)各自的特點(diǎn)，我們匯總了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)制成表格供您參考。用最概括的說(shuō)法來(lái)描述便是，感應(yīng)電機(jī)會(huì)更加適用于高性能高速的工況，而永磁同步電機(jī)則更適用于頻繁啟停的工況。

如果比較關(guān)注國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)的小伙伴們可能會(huì)有這么一個(gè)印象，就是歐美比較喜歡使用感應(yīng)電機(jī)，而國(guó)內(nèi)的大多數(shù)廠(chǎng)家喜歡采用永磁同步電機(jī)。來(lái)自大洋彼岸的特斯拉 Model S 與 Model X 就是最好的例子，但國(guó)內(nèi)的蔚來(lái) ES8 與江鈴 E200S 這兩款車(chē)同樣搭載感應(yīng)（交流異步）電機(jī)，除此之外，很難覓得感應(yīng)電機(jī)陣營(yíng)的車(chē)型了。例如比亞迪秦 EV、宋 EV、吉利帝豪 EV、榮威 ERX5、寶馬 i3 等大部分純電動(dòng)車(chē)都是搭載永磁同步電機(jī)。

使用感應(yīng)（交流異步）電機(jī)的蔚來(lái) ES8

結(jié)合上面的表格，永磁同步電機(jī)目前占據(jù)大半壁江山的原因似乎很簡(jiǎn)單，在大體相同的技術(shù)水平下，永磁同步電機(jī)除了弱磁控制以外，無(wú)論轉(zhuǎn)矩密度、功率密度還是效率都比感應(yīng)電機(jī)表現(xiàn)要好，從而可以提高能源效率，增加續(xù)航里程，這無(wú)疑直擊當(dāng)下純電動(dòng)車(chē)的最大痛點(diǎn)。同時(shí)，永磁同步電機(jī)在瞬態(tài)仍然可以保證 95% 左右較高效率，加上體積小，重量輕，因此適用于頻繁起停的工況以及較小的乘用車(chē)布置空間。此外，永磁電機(jī)不需要感應(yīng)電機(jī)那般的高效和復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，這有利于整車(chē)的設(shè)計(jì)制造。

而且既然現(xiàn)在以市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)橹?，?guó)內(nèi)許多品牌之間的電機(jī)其實(shí)是沒(méi)有區(qū)別的，除了特斯拉、比亞迪、榮威擁有自己的電機(jī)，其它廠(chǎng)家暫時(shí)都是選擇供應(yīng)商提供的電機(jī)，所以再渠道方面是比較單一的。

此外，除了上述技術(shù)市場(chǎng)的部分因素，還有一大原因不容忽視，上文提到的永磁同步電機(jī)所需要的釹鐵硼等永磁材料是重要的稀土資源，對(duì)于稀土資源缺少或稀土工業(yè)不發(fā)達(dá)的國(guó)家而言，這就非常尷尬了，我們知道，車(chē)用動(dòng)力電機(jī)的技術(shù)資源是與是一個(gè)國(guó)家的核心競(jìng)爭(zhēng)力，相關(guān)周邊均不輕易外傳。我國(guó)擁有全球 70% 的稀土資源，釹鐵硼磁性材料的總產(chǎn)量達(dá)到全球的 80%。由于國(guó)內(nèi)稀土資源這一大優(yōu)勢(shì)，選擇高效率的永磁同步電機(jī)似乎是水到渠成的事。而日本則是稀土產(chǎn)業(yè)的大國(guó)，但對(duì)于歐美車(chē)企來(lái)說(shuō)若想用永磁同步電機(jī)勢(shì)必要考慮進(jìn)口稀土的供應(yīng)保障等一系列因素。

稀土礦 稀土是是化學(xué)周期表中鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱(chēng)

感應(yīng)電機(jī)與永磁電機(jī)沒(méi)有確切優(yōu)劣之分

雖然永磁同步電機(jī)的市場(chǎng)所占比例很大，就是否說(shuō)明感應(yīng)電機(jī)不如永磁同步電機(jī)呢？答案是否定的。 從目前技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)看，永磁同步電動(dòng)機(jī)成為主流實(shí)至名歸。值得注意的是，盡管在重量和體積方面，感應(yīng)（交流異步）電動(dòng)機(jī)并不占優(yōu)勢(shì)，但其轉(zhuǎn)速范圍廣、成本低、工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠耐用。至于重量對(duì)續(xù)航里程的影響，如果未來(lái)電池續(xù)航里程大幅增加、感應(yīng)電機(jī)體積優(yōu)化做得好，或許會(huì)更有底氣與永磁電機(jī)在市場(chǎng)表現(xiàn)上一爭(zhēng)高下。

可以說(shuō)當(dāng)下站在純電動(dòng)車(chē)“金字塔”頂端的特斯拉 Model S 與 Model X 目前還是在使用感應(yīng)電機(jī)，因?yàn)楦袘?yīng)電機(jī)的功率更大，容易實(shí)現(xiàn)更快的百公里加速，在長(zhǎng)時(shí)間大功率高溫下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。而蔚來(lái)要造高性能電動(dòng)車(chē)，自然就選了和特斯拉一樣的感應(yīng)（交流異步）電機(jī)。

特斯拉 Model S 與 Model 3

雖然感應(yīng)電機(jī)成本低，但特斯拉所考量的也不是為了省錢(qián)。值得一提的是，尼古拉·特斯拉作為電力祖師爺級(jí)別人物，發(fā)明了三相交流電（動(dòng)力電）與三相交流異步電機(jī)，也就是特斯拉汽車(chē)的動(dòng)力心臟的鼻祖?，F(xiàn)在的特斯拉汽車(chē)以此命名，其實(shí)就是向這位杰出科學(xué)家致敬，特斯拉早期的產(chǎn)品使用感應(yīng)（交流異步）電機(jī)，主要還是是為了性能，而且他們對(duì)自家的電池管理系統(tǒng)（BMS）有足夠的自信，并且早期在海外，特斯拉掌握的永磁同步的技術(shù)還沒(méi)到位，外加當(dāng)時(shí)初創(chuàng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)比較擅長(zhǎng)感應(yīng)電機(jī)，再加上產(chǎn)品定位上是跑車(chē)，所以順?biāo)浦圻x擇了感應(yīng)電機(jī)。

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通常多呈鼠籠狀。由科學(xué)家尼古拉·特斯拉于 1887 年發(fā)明

很有意思的是，特斯拉最新推出的中型車(chē) Model 3 改用了永磁電機(jī)。因?yàn)?Model 3 底盤(pán)比 Model S 小，即便使用了能量密度更高的2170 電池，總能量依然低于 Model S，必須通過(guò)提高效率的方式才能延長(zhǎng)續(xù)航。也正是使用了永磁同步電機(jī)，Model 3 以 75kWh 的電池容量在續(xù)航上追平了 100kWh 的 Model S 100D。到了 Model 3 ，另外，不可否認(rèn)的是，因?yàn)槠脚_(tái)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，Model 3 沒(méi)有辦法去安裝體積較大的感應(yīng)（交流異步）電機(jī)。

美國(guó)特斯拉工廠(chǎng)

總的來(lái)說(shuō)，永磁同步電機(jī)對(duì)比感應(yīng)電機(jī)，它們各自都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，目前純電動(dòng)車(chē)的續(xù)航里程勢(shì)必是一項(xiàng)及其重要的指標(biāo)，永磁同步電機(jī)的高效率能更好地提高續(xù)航里程。而且高耐熱性、高磁性能釹鐵硼永磁體的成功開(kāi)發(fā)以及電力電子元件的進(jìn)一步發(fā)展和改進(jìn)，使稀土永磁同步電機(jī)的發(fā)展進(jìn)一步完善。但就現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)看，永磁同步電機(jī)似乎前景更好。

然而，像特斯拉在感應(yīng)（交流異步）電機(jī)銅芯轉(zhuǎn)子的技術(shù)上的技術(shù)突破也讓此類(lèi)電機(jī)在效率方面有較大優(yōu)勢(shì)，同時(shí)獲得了低成本、高效率的雙贏，再例如，隨著交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的異步電機(jī)的調(diào)速性能及經(jīng)濟(jì)性已可與直流電機(jī)相媲美。

不得不說(shuō)，在技術(shù)水平快速迭代的當(dāng)下，純電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力電池技術(shù)若取得重大突破，交流異步電機(jī)也有平分天下的可能。不過(guò)正所謂長(zhǎng)江后浪推前浪，現(xiàn)在廣泛運(yùn)用于商用車(chē)上的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ碾姍C(jī)，其優(yōu)缺點(diǎn)鮮明，但是瑕不掩瑜，如果能改善扭矩波動(dòng)，從而有可能完美代替異步及永磁同步電機(jī)。

整車(chē)制造需要多方面協(xié)同考量

新出行點(diǎn)評(píng)：

我們現(xiàn)在討論的感應(yīng)（交流異步）電機(jī)與永磁同步電機(jī)之時(shí)，孰優(yōu)孰劣尚無(wú)定論，它們各有所長(zhǎng)，按需選用即可。需要明確的是，在實(shí)際電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候選擇哪一個(gè)方案或者哪一類(lèi)零部件，往往不是只因?yàn)閱蝹€(gè)零部件的優(yōu)劣來(lái)做決策，而需要結(jié)合電池管理系統(tǒng)等因素并且上升到整車(chē)的層面來(lái)做整體系統(tǒng)層面的分析。這是零部件工程師和系統(tǒng)全局工程師共同工作成果的結(jié)晶。