永磁同步电机的优缺点 永磁电机的使用寿命

在描述纯电动汽车的动力系统时，我们经常会听到永磁同步电机和交流异步电机的表述，而永磁同步电机在出现的频率中占据了绝大多数。它们之间的区别是什么，它们的优缺点是什么？本期《新能源百科》，让我们一起来探讨一下。

目前，市场上有四种电动汽车，而DC汽车因其诸多缺点已逐渐被淘汰。开关磁阻电机在商用车中应用广泛，但由于其转矩脉动较大，导致振动和噪声较大，因此在乘用车中没有使用。本文讨论的永磁同步电机和交流异步电机已成为大多数乘用车采用的电机形式。

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从性能上看，永磁同步电机在瞬态下仍能保证较高的效率（约95%），同时具有较大的功率密度，因此适用于频繁启停工况和小型客车布局空。感应电机具有成本低、可靠性较高、稳态效率好（大多数工况下在85%~90%以上）的优点，因此在高速公路网发达、大型客车布局空的条件下，感应电机可以满足需求。

从性能上看，永磁同步电机在瞬态下仍能保证较高的效率（约95%），同时具有较大的功率密度，因此适用于频繁启停工况和小型客车布局空。

永磁同步电机所需的钕铁硼永磁材料是稀土资源。对于缺乏稀土资源或稀土产业不发达的国家来说，车用动力电机的技术方案关乎国家安全。

稀土永磁产品

中国拥有世界70%的稀土资源，钕铁硼磁性材料总产量达到世界的80%。日本是稀土产业大国，欧美车企如果想在电动汽车中使用永磁同步电机，应该考虑进口稀土。

永磁同步电机（PM）是由永磁体激励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的作用下通过电枢反应感应出三相对称电流。

永磁同步电机的转子本身产生一个固定方向的磁场（永磁体），定子的旋转磁场“拖动”转子磁场（转子）旋转，因此转子的速度必须等于定子的同步速度，因此称为“同步电机”。定子线圈的磁场会因为断电而消失，但转子是具有强磁性的永磁体，磁场不会消失，因此被称为永磁体（虽然磁场会随着时间的推移而逐渐消失，但速度也很慢）。

永磁同步电机的转子转速始终与定子绕组的电流频率保持一致。因此，通过控制电机定子绕组的输入电流频率，将最终控制电动汽车的速度。

交流异步电动机是由定子绕组的旋转磁场和转子绕组中感应电流的磁场组成，产生电磁转矩驱动转子旋转的交流电动机。

交流异步电动机的转子滞后于磁场速度，因此其转子的旋转速度必须比磁场慢。转子和定子的旋转磁场以相同的方向和不同的速度旋转，并且存在转差率，因此可以感应转子电流，产生扭矩以驱动额外的负载，同时可以克服内部损耗。

当导体在磁场中切割磁感应线时，导体中会产生感应电流，因此得名“感应电机”。感应电流和磁场的共同作用对电机转子施加驱动力。

与永磁同步电机的转子不同，感应电机的转子通常由铝或铜制成。

动力电池可以直接输出高压直流电。如果要使用异步电机，则需要使用大功率逆变器将直流电转换为交流电，而这个过程也会产生一些能量损耗。永磁同步电机可以直接由直流电驱动，因此永磁同步电机多用于经济型汽车，异步电机多用于高性能汽车。

编辑点评:永磁同步电机和交流异步电机都具有明显的优势。但是，纯电动汽车的续航里程仍然是一个非常重要的评价指标。永磁同步电机的高效率有助于提高续航里程。不仅如此，高耐热性、高磁性钕铁硼永磁体的成功开发以及电力电子元器件的进一步发展和完善，使稀土永磁同步电机的发展迈向了一个新的高度。从目前的发展趋势来看，永磁同步电机似乎有着更好的前景。

然而，像特斯拉这样的交流异步电机的技术突破也使这种电机在成本和功率方面具有很大的优势。当纯电动汽车的动力电池技术取得重大突破时，交流异步电机也可能翻身。