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新能源百科 永磁同步和交流异步哪个好

来源:爱卡汽车 浏览次数:124 发布日期:2019-09-10

在描述纯电动车的动力系统的时候,我们经常会听到永磁同步电机和交流异步电机的说法,而在出现频率上,永磁同步电机占据着绝大多数。它们之间到底有什么区别,又分别拥有哪些优缺点呢?本期新能源百科,让我们一同来探讨。

目前市面上的电动汽车共有四种电机,直流电机由于其诸多缺点已经逐渐被淘汰。开关磁阻电机被广泛运用于商用车上,不过由于其拥有较高转矩脉动,导致振动和噪声都很大,所以未被应用在乘用车上。而本文讨论的永磁同步电机和交流异步电机则成为了大多数乘用车所采用的电机形式。

电机特性交流异步电机永磁同步电机功率密度低功率密度高调速范围小调速范围大单位功率成本低单位功率成本高无退磁现象温度大幅变化能引起退磁爱卡汽车网制表

从性能上看,永磁同步电机在瞬态仍然可以保证较高的效率(95%左右),同时有着更大的功率密度,因此适用于频繁起停的工况以及较小的乘用车布置空间。而感应电动机胜在成本低、可靠性更高,同时稳态的效率也不错(大部分工况85%~90%以上),因而在高速路网发达的工况以及较大的乘用车布置空间的条件下,感应电机可以满足需求。

从性能上看,永磁同步电机在瞬态仍然可以保证较高的效率(95%左右),同时有着更大的功率密度,因此适用于频繁起停的工况以及较小的乘用车布置空间。

永磁同步电机所需要的钕铁硼永磁材料是稀土资源,对于稀土资源缺少或稀土工业不发达的国家而言,车用动力电机的技术方案是与国家安全相关的。

稀土永磁产品

我国拥有全球70%的稀土资源,钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%,日本则是稀土产业的大国,而欧美车企的电动车若想用永磁同步电机还要考虑进口稀土的问题。

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流。

永磁同步电机的转子本身产生固定方向的磁场(永磁体),定子旋转磁场“拖着”转子磁场(转子)转动,因此转子的速度一定等于定子的同步速,所以叫做“同步电机”。定子线圈的磁场会因为断电而消失,但是转子却是磁性很强的永磁体,磁场并不会消失,因此称之为——永磁(虽然随着时间的流逝磁场会逐渐消失,但是速度也是很慢的)。

永磁同步电机的转子转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此,通过控制电机的定子绕组输入电流频率,电动汽车的车速将最终被控制。

交流异步电机是由定子绕组组成的旋转磁场与转子绕组中感应电流的磁场相互作用而产生电磁转扭驱动转子旋转的交流电动机。

交流异步电机的转子滞后于现场速度,所以它的转子必须比磁场旋转得更慢。转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转,存在转差率,这样可以感应转子电流,产生扭矩以驱动附加的负载,同时克服内部损耗。

当导体在磁场内切割磁感线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

与永磁同步电机中使用永磁材料的转子不同,感应电机的转子则通常用铝或铜来制造。

动力电池能够直接输出的是高电压的直流电,如果要使用异步电机还需要使用大功率的逆变器,把直流转换成交流,这个过程也会产生一些能量损耗。而永磁同步电机可以直接用直流电驱动,所以永磁同步电机多用于经济型车,异步电机多用于高性能车型。

编辑点评:无论是永磁同步电机还是交流异步电机,它们各自都具有明显的优势。不过,目前纯电动车的续航里程仍然是一项非常重要的评价指标。永磁同步电机的高效率更能帮助提高续航里程。而且高耐热性、高磁性能钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元件的进一步发展和改进,使稀土永磁同步电机的发展迈向了新的高度。从目前的发展趋势看,永磁同步电机似乎前景更好。

然而,像特斯拉在交流异步电机上的技术突破也让此类电机在成本和功率等方面有较大优势,当纯电动车的动力电池技术获得重大突破的时候,交流异步电机也有翻盘的可能。

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