為什麼永磁同步電機成為主要的驅動電機？

電(dian)動(dong)機(ji)可(ke)以(yi)使(shi)電(dian)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)機(ji)械(xie)能(neng)，並(bing)通(tong)過(guo)傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)將(jiang)機(ji)械(xie)類(lei)傳(chuan)遞(di)到(dao)車(che)輪(lun)驅(qu)動(dong)汽(qi)車(che)行(xing)駛(shi)，是(shi)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)核(he)心(xin)驅(qu)動(dong)係(xi)統(tong)之(zhi)一(yi)。目(mu)前(qian)新(xin)能(neng)源(yuan)汽(qi)車(che)常(chang)用(yong)的(de)驅(qu)動(dong)電(dian)機(ji)主(zhu)要(yao)是(shi)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)及(ji)交(jiao)流(liu)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)兩(liang)類(lei)，大多數新能源汽車采用的是永磁同步電機，代表車企包括比亞迪、理想汽車等，部分車輛采用了交流異步電機，代表車企有特斯拉、奔馳等。

常用電機中適用於電力驅動的電機分類

yibudiandongjizhuyaoyoujingzhidedingzihexuanzhuandezhuanziliangdabufenzucheng
，dangdingziraozujietongjiaoliudianyuanshi，zhuanzijiuhuixuanzhuanbingshuchudongli。qizhuyaoyuanlishidingziraozutongdian（交流電）後(hou)會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)
，而(er)轉(zhuan)子(zi)繞(rao)組(zu)是(shi)一(yi)個(ge)閉(bi)合(he)導(dao)體(ti)，在(zai)定(ding)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)中(zhong)不(bu)停(ting)切(qie)割(ge)定(ding)子(zi)的(de)磁(ci)感(gan)應(ying)線(xian)。根(gen)據(ju)法(fa)拉(la)第(di)定(ding)律(lv)，閉(bi)合(he)導(dao)體(ti)切(qie)割(ge)磁(ci)感(gan)線(xian)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)，而(er)電(dian)流(liu)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)電(dian)磁(ci)場(chang)，此(ci)時(shi)就(jiu)有(you)了(le)兩(liang)個(ge)電(dian)磁(ci)場(chang)：一yi個ge是shi接jie通tong外wai部bu交jiao流liu電dian的de定ding子zi電dian磁ci場chang，另ling外wai一yi個ge是shi切qie割ge定ding子zi電dian磁ci感gan應ying線xian產chan生sheng的de轉zhuan子zi電dian磁ci場chang。而er根gen據ju楞leng次ci定ding律lv
，感gan應ying電dian流liu總zong要yao反fan抗kang引yin起qi感gan應ying電dian流liu的de原yuan因yin，也ye就jiu是shi盡jin力li使shi轉zhuan子zi上shang的de導dao體ti不bu再zai切qie割ge定ding子zi旋xuan轉zhuan磁ci場chang的de磁ci感gan應ying線xian


，這zhe樣yang的de結jie果guo就jiu是shi：轉子上的導體會“追趕”定子的旋轉電磁場
，也就是使轉子追著定子旋轉磁場跑，最終使電動機開始旋轉，在過程中，轉子旋轉速度（n2）和定子旋轉速度（n1）轉速不同步（轉速差 2-6%左右），因此稱之為異步交流電機，反之如果轉速相同，則稱之為同步電機。

上圖左：單相異步電機構造示意圖

上圖右：異步電機工作原理示意圖

永磁同步電機也屬於交流電機一種，其轉子由具有永久磁體的鋼製成，電機工作時給定子通電，產生旋轉磁場推動轉子轉動，“同步”的(de)意(yi)思(si)是(shi)穩(wen)態(tai)運(yun)行(xing)時(shi)，轉(zhuan)子(zi)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)與(yu)磁(ci)場(chang)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)同(tong)步(bu)。永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)具(ju)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)功(gong)率(lv)質(zhi)量(liang)比(bi)
，體(ti)積(ji)更(geng)小(xiao)，質(zhi)量(liang)更(geng)輕(qing)，輸(shu)出(chu)轉(zhuan)矩(ju)更(geng)大(da)，電(dian)動(dong)機(ji)的(de)極(ji)限(xian)轉(zhuan)速(su)和(he)製(zhi)動(dong)性(xing)能(neng)也(ye)比(bi)較(jiao)優(you)異(yi)
，因(yin)此(ci)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)已(yi)成(cheng)為(wei)現(xian)今(jin)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)最(zui)多(duo)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)。但(dan)永(yong)磁(ci)材(cai)料(liao)在(zai)受(shou)到(dao)振(zhen)動(dong)、高gao溫wen和he過guo載zai電dian流liu作zuo用yong時shi，其qi導dao磁ci性xing能neng可ke能neng會hui下xia降jiang，或huo發fa生sheng退tui磁ci現xian象xiang，有you可ke能neng降jiang低di永yong磁ci電dian動dong機ji的de性xing能neng。另ling外wai
，稀xi土tu式shi永yong磁ci同tong步bu電dian動dong機ji要yao用yong到dao稀xi土tu材cai料liao，製zhi造zao成cheng本ben不bu太tai穩wen定ding。

上圖左：永磁同步電機構造示意圖

上圖右：奧迪汽車永磁同步電機構造圖

與(yu)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi)，異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)需(xu)要(yao)吸(xi)收(shou)電(dian)能(neng)勵(li)磁(ci)，這(zhe)部(bu)分(fen)會(hui)損(sun)耗(hao)電(dian)能(neng)，使(shi)得(de)電(dian)機(ji)的(de)效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)，而(er)永(yong)磁(ci)電(dian)機(ji)由(you)於(yu)加(jia)入(ru)永(yong)磁(ci)體(ti)，成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)。

選擇交流異步電機的車型會傾向於性能優先，利用交流異步電機在高轉速下的性能輸出和效率優勢
，代表車型就是早期的 Model S。主要特點：當汽車處於高速行駛時，能夠保持高速運轉和高效的電能使用效率
，在保持最大動力輸出的同時，減少能耗；

選擇永磁同步電機的車型則傾向於能耗優先，利用永磁同步電機在低速階段的性能輸出和高效運轉，適用於中小型車。特點就是體積小、重量輕，可以增加續航。同時它調速性能好，在麵對反複啟停、加減速時
，能保持較高效率。

異步感應電機和永磁同步電機的特點

永磁同步電機占主導地位。高工產業研究院（GGII）依據發布的《新能源汽車產業鏈月度數據庫》統計顯示，2022 年 1-8 月份國內新能源汽車驅動電機裝機約 347.8 萬套，同比增長 101%。其中，永磁同步電機裝機 332.9 萬套，同比增長 106%；交流異步電機裝機 129.5 萬套，同比增長 22%。

永磁同步電機成為純電動乘用車市場的主要驅動電機。

從國內外主流車型電機選擇來看，國內的上海汽車、吉利汽車、廣州汽車
、北京汽車、騰勢汽車等推出的新能源汽車均使用永磁同步電機。國內主要使用永磁同步電機，一是因為永磁同步電機低速性能好、轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)高(gao)，非(fei)常(chang)適(shi)合(he)城(cheng)市(shi)交(jiao)通(tong)頻(pin)繁(fan)啟(qi)停(ting)的(de)複(fu)雜(za)工(gong)況(kuang)，二(er)來(lai)是(shi)因(yin)為(wei)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)中(zhong)的(de)釹(nv)鐵(tie)硼(peng)永(yong)磁(ci)材(cai)料(liao)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)稀(xi)土(tu)資(zi)源(yuan)，而(er)我(wo)國(guo)擁(yong)有(you)全(quan)球(qiu) 70%的稀土資源
，釹鐵硼磁性材料的總產量達到全球的 80%，所以中國更熱衷於使用永磁同步電機。

國外的特斯拉和寶馬則是永磁同步電機和交流異步電機協同發展。從應用結構來看
，永磁同步電機是新能源汽車的主流選擇。

國內外部分新能源汽車電機類型

永磁同步電機成本中，永磁材料成本約 30%。永磁同步電機的製造原材料主要有釹鐵硼
、矽鋼片
、銅和鋁等，其中永磁材料釹鐵硼主要用於製造轉子永磁體
，成本構成在 30%左右；矽鋼片主要用於製作定轉子鐵芯，成本構成在 20%左右；定子繞組成本構成在 15%左右；電機軸成本構成在 5%左右
；電機殼成本構成在 15%左右。

永磁同步驅動電機成本分析

為什麼永磁電機的效率會更高？

永磁同步電機主要由定子、轉子和殼體部件構成。與普通交流電機一樣，定子鐵芯為疊片結構，以減小電動機運行時因渦流和磁滯效應鐵耗；繞(rao)組(zu)通(tong)常(chang)也(ye)為(wei)三(san)相(xiang)對(dui)稱(cheng)結(jie)構(gou)
，隻(zhi)是(shi)參(can)數(shu)選(xuan)取(qu)有(you)較(jiao)大(da)區(qu)別(bie)。轉(zhuan)子(zi)部(bu)分(fen)則(ze)形(xing)式(shi)多(duo)樣(yang)，有(you)帶(dai)啟(qi)動(dong)鼠(shu)籠(long)的(de)永(yong)磁(ci)轉(zhuan)子(zi)，也(ye)有(you)內(nei)嵌(qian)式(shi)或(huo)表(biao)貼(tie)式(shi)純(chun)永(yong)磁(ci)轉(zhuan)子(zi)。轉(zhuan)子(zi)鐵(tie)芯(xin)可(ke)以(yi)製(zhi)成(cheng)實(shi)心(xin)結(jie)構(gou)
，也(ye)可(ke)以(yi)疊(die)片(pian)而(er)成(cheng)。轉(zhuan)子(zi)上(shang)裝(zhuang)有(you)永(yong)磁(ci)體(ti)材(cai)料(liao)
，大(da)家(jia)習(xi)慣(guan)上(shang)稱(cheng)之(zhi)為(wei)磁(ci)鋼(gang)。

永磁電機正常工作下
，轉子與定子磁場處於同步狀態，轉子部分沒有感應電流，無轉子銅耗和磁滯
、渦wo流liu損sun耗hao

，不bu需xu要yao考kao慮lv轉zhuan子zi損sun耗hao發fa熱re問wen題ti。一yi般ban永yong磁ci電dian機ji為wei專zhuan用yong變bian頻pin器qi供gong電dian
，天tian然ran具ju有you軟ruan啟qi動dong功gong能neng。另ling外wai
，永yong磁ci電dian機ji屬shu於yu同tong步bu電dian機ji

，具ju有you同tong步bu電dian機ji通tong過guo勵li磁ci強qiang弱ruo調tiao節jie功gong率lv因yin數shu的de特te點dian，因yin而er功gong率lv因yin數shu可ke以yi設she計ji到dao規gui定ding數shu值zhi。

從起動角度分析，緣於永磁電機由變頻電源或配套變頻器起動的實際
，永磁電機的起動過程實現很容易；與變頻電機的起動相似，規避了普通籠型異步電機的起動缺陷。

總之，永磁電機的效率和功率因數可以達到很高，結構非常簡單，近十幾年來市場十分火爆。

但是
，失磁故障是永磁電機不可回避的問題，當電流過大或溫度過高時，會導致電機繞組溫度瞬間不斷攀升、電dian流liu急ji劇ju增zeng大da，永yong磁ci體ti迅xun速su失shi磁ci。在zai永yong磁ci電dian機ji控kong製zhi中zhong，設she定ding了le過guo電dian流liu保bao護hu裝zhuang置zhi
，避bi免mian了le電dian機ji定ding子zi繞rao組zu被bei燒shao毀hui的de問wen題ti，但dan由you此ci而er導dao致zhi的de失shi磁ci和he設she備bei停ting運yun不bu可ke避bi免mian。

xiangduiyuqitadianji，yongcidianjizaishichangshangdeyingyonghaibushihenpuji，wulunduiyudianjizhizaozhehaishishiyongzhe，douyouyixieweizhidejishumangqu

，tebieshishejidaoyubianpinqidepipeiwenti，wangwanghuidaozhishejizhiyushiyanshujuyanzhongbufu，bixufanfuyanzheng。