特斯拉的交流异步电机 国内车企为何不“感冒”?

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内燃机已经存在了大约140年,如今,作为车迷的我们已经完全熟悉了它所有的细节。我们可以与朋友聊聊压缩比、马力和气门正时,我们知道排量的优势和涡轮机的效率。即使是最新款超级跑车所采用的发动机技术,经验丰富的汽车大牛们也可以在几个小时内给它来一个“底朝天”式的完全解析。

在电动汽车逐渐兴起的当下,驱动电机已经成为广大车企的新宠,但一般消费者却对它知之甚少。发动机有自然吸气和涡轮增压之分,而纯电动车的驱动电机形式也不尽相同。目前,主流的驱动电机有交流异步电机和永磁同步电机两类。如果你稍微了解下就会发现,国内车企对永磁同步电机偏爱有加,而特斯拉却更喜欢交流异步电机,是什么原因导致了这种现象呢?

两种电机有何不同?

在分析原因之前,我们先来看看这两类电机的工作原理有何不同。电机其实是一种电磁装置,它的工作原理是通电线圈会在变化磁场中受力。而交流异步电动机和永磁同步电动机最大的不同就是产生磁场的方式不同,也就是励磁方式不同。

交流异步电机也叫感应电机,最重要的两个部件则是定子转子。在电机启动时,电池组中的直流电经过逆变器后转变为交流电,并输送到定子绕组线圈上,定子周围的空间中便产生不断旋转的磁场。

受磁场影响,闭合的转子绕组线圈中就会有电流产生,电流再次产生磁场,并与定子旋转磁场相互作用,转子因此受到旋转的力矩作用,便开始沿旋转磁场的方向旋转起来。但是,转子的转速永远不会与旋转磁场的转速同步。如果同步,转子绕组的磁场便没有相对运动来切割定子的磁场,无法产生旋转力矩,转子也就无法转动转动。所以,转子的转速总是略低于同步转速,这种电机也因此被命名为交流异步电机。

而永磁同步电机则不同,它的定子线圈虽然也是绕组线圈结构,但转子却更换为了永磁体,当转子线圈中的电流变化产生旋转磁场时,永磁转子便会跟随磁场一同运动。这种励磁方式无需像交流异步电机那样切割磁力线,定子与转子相互作用更加快速直接,因此二者可以保持相同的转速。

永磁同步优点多 原材料中国更丰富

通过上边的对比就可以看出,永磁同步电机的结构更加简单,其体积可以做得更小,这对于重视空间布局和轻量化的电动汽车来说具有极大的优势。同时,定子转子转速同步的先天条件让它只需改变电流频率即可改变转速,调速更加简单直接。但是永磁体较硬较脆,受热容易退磁,因此永磁同步电机抗热、抗振动性能较弱。不过随着材料科学的进步,这些问题也不断得到改善。

综合来看,永磁同步电机拥有更多的优点,但特斯拉等国外车企不用永磁同步电机的原因是什么呢?《电动大咖》咨询了一位电机行业业内人士,对方透露:“如今两种电机的技术都非常成熟,不存在专利壁垒。我国车企采用永磁同步电机的主要原因是永磁体的材料——稀土在我国非常丰富。”

可能有网友会问了:“什么是稀土?稀少的泥土吗?”稀土其实是是化学周期表中镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称。稀土被广泛运用于电子、电气领域,被称为工业“维生素”,它也是制作永磁体的主要原材料。

我国稀土储量占世界已探明总量的37%,是全球稀土资源最丰富的国家,而稀土年产量却曾一度达世界总量的90%。虽然我们家底厚,但也经不起这么挥霍。近年来,为了保护珍贵的稀土资源,我国不断降低稀土出口量,并提高出口价格,国外车企和供应商自然面对稀土材料成本“水涨船高”的困境。

但随着交流异步电机的不断进步,未来说不定可以与永磁同步电机平分天下。以后我们在讨论电动汽车的电机时,或许也会像现在的“自吸党”和“涡轮党”一样分为“交流异步党”和“永磁同步党”两大群体。

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