能电机

小编身在汽车江湖,每天都听见身边的大佬们巴拉巴拉地谈论新能源汽车,眉飞色舞,唾液横飞。每当这个时候,小编都是一脸崇拜的表情,哇好腻害,你们的专业知识真丰富,大大点个赞。作为一个文科生,天生对数学、物理、化学充满距离感,偏偏对新生事物又充满好奇感,这拧巴的人格提供了一种内生的缠丝劲,绵绵不绝,打破砂锅。业内人士都说,新能源汽车也有三大件:电机、电控、电池。小编查询了N多资料,整理了一份文科生都能看懂的电机知识普及文案。社会我编哥,废话不多说,上干货。

一般意义上,电机分为两个大类:直流电机和交流电机,新能源汽车采用交流电机(干货总结完毕)。我们小时候玩的四驱车,用的是直流电机,家里浇菜地的水泵用的是交流电机。有童鞋一定会问,新能源汽车为啥不用直流电机?一句话总结:直流电机成本高、体积和质量大,有电磁干扰、高温高湿尘土多的环境下容易卡壳,性价比低(最后一句话是重点)。好了,解决了直流电机的疑惑,咱们重点介绍交流电机。

理想的新能源汽车驱动电机要满足以下几个要求:

1)质量轻;2)体积小;3)成本低

4)皮实耐用;5)省电;6)配套设备少

7)噪声低;8)震动小;9)功率大

要平衡好九项要求是个高科技含量的麻烦事儿,经过多年的优化迭代,目前市场主要聚焦在三种电机上:永磁同步电机、交流异步电机、开关磁阻电机。其中永磁同步电机是主流,为90%以上的OEM所采用,连大名鼎鼎的特斯拉Model3也转投永磁同步电机门下。其原因分析如下:

开关磁阻电机虽然得分居中,但是有两个致命的缺点不能为乘用车乃至商用车所容忍,即噪声高,震动大。因此,在四轮车领域基本看不到应用,不过因其较好的综合性能,电动摩托车和电动自行车厂商大多采用开关磁阻电机。本文不做过多介绍。

永磁同步电机的基本构成是定子、转子、轴,外面再套一个保护罩。其工作原理是电能转化成磁能,磁能转化成动能,动能输出到车轮子上。我们先说说永磁。转子上增加如铝镍钴合金等拥有永久磁性的材料,就是我们说的永磁转子。下图的浅蓝外圈即是永磁材料层。转子由此有了永久磁场,即有了S和N极。

带永磁的转子

我们再说说同步。同步的意思是转子的转速与定子磁场旋转速度几乎同步。简单的定子如下左图所示,只是一些铁芯,给定子增加铜线圈,比如增加3对闭合线圈,每对之间是互相绝缘的,那么线圈通上交流电后定子会产生3对磁场。每个磁场的S和N极随着交流电电流方向的变化而快速交替,理论上每对磁极每秒钟交替50次,由于交替速度太快了,转子跟不上,一般在交流电源和电机中间会增加一个调节设备,降低交替速度。

简易定子带闭合绝缘线圈的定子

转子放进定子后,定子的磁场要比转子磁场强很多。定子的N极吸引着转子的S极,定子的S极吸引着转子的N极,由此转子开始转动。由于定子有3对(或者更多对)磁场,不断吸引着转子的S极和N极,由此转子开始不间断地平稳转动。转子中间塞进一根轴棒,轴棒连接到车轮,电动车就可以跑了。永磁同步电机的电动车基本原理就是这样。

永磁同步电机总成

交流异步电机的基本构成也是定子、转子、轴和保护罩。交流异步电机的定子和永磁同步电机的定子一样,都有闭环绝缘铜线圈,作用也一样,产生磁场。

交流异步电机定子

交流异步电机的转子上没有永磁材料,而是一圈一圈的闭环绝缘铜线圈。

两种交流异步电机转子

对,这种电机有点奇葩,一个带着绝缘线圈的壳体,放进去一个带着绝缘线圈的铁疙瘩,通上交流电,就可以很奇妙‘啪’‘啪’‘啪’地转起来。它的实现原理有点绕,外接三相电生成定子旋转磁场,定子磁场让转子生成电能,带电的转子在定子旋转磁场里受力,跟着定子磁场向相同方向旋转。

交流异步电机总成

为了解释这个问题,小编找了个简易模型:

带电线圈跟着磁铁转

转动磁铁,鼠笼跟着向相同方向旋转。原理是:磁铁向左旋转时,磁铁与鼠笼相对位移,鼠笼相当于向右移动,因此切割了磁感线,产生了感应电流;带电闭合线圈在磁场中受力,受力方向与磁场移动方向相同。增加闭合线圈数量,转子一直受力,由此产生稳定的转动。转子带动轴棒转动,轴棒带动车轮转动。交流异步电机的电动车基本原理就是这样。

希望通过以上的介绍,各位小伙伴能对两种电机的运作原理有个初步了解,如果对您有帮助,请帮忙点个赞,小编在此拜谢~



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