目前电车常用的电机类型主要有以下几种:
永磁同步电机
- 工作原理:转子由永磁体构成,定子绕组通入三相交流电后,产生旋转磁场,与转子永磁体磁场相互作用,使转子跟随定子磁场同步旋转。
- 优点:功率密度高,相同体积和重量下能输出更大功率;电机效率高,尤其是在额定工况附近,能有效降低能耗,增加电车续航里程;功率因数高,可减少无功功率损耗,降低对电源系统的要求;运行时噪声低、振动小,提升乘坐舒适性。
- 缺点:永磁体在高温、震动等环境下可能会出现退磁现象,影响电机性能;永磁材料成本较高,增加了电机的制造成本;弱磁调速范围相对较窄。
- 应用车型:广泛应用于比亚迪、蔚来、小鹏、奔驰、宝马和保时捷等众多品牌的电动车型。
交流异步电机
- 工作原理:定子绕组接通交流电源后,产生旋转磁场,转子导体在旋转磁场中切割磁感线,产生感应电动势和感应电流,进而产生电磁转矩,使转子转动。转子转速低于定子旋转磁场的转速,存在转差率。
- 优点:结构简单,运行可靠,维护成本低;具有较好的过载能力,能承受短时间的高负荷运行;在高速运行时效率较高。
- 缺点:低速时启动转矩较小,启动性能相对较差;功率因数较低,需要消耗较多的无功功率;电机效率在部分工况下不如永磁同步电机。
- 应用车型:早期特斯拉的一些车型以及奥迪e-tron等以性能为主打的电车有使用。
开关磁阻电机
- 工作原理:定子和转子由硅钢片叠成,定子上有集中绕组,转子无绕组和永磁体。通过控制定子绕组的通电顺序和时间,使转子在磁阻最小的方向上转动,产生电磁转矩。
- 优点:结构简单、坚固,成本低,可靠性高;容错能力强,即使部分绕组出现故障,电机仍能继续运行;调速范围宽,可在较宽的转速范围内实现高效运行。
- 缺点:转矩脉动大,运行时振动和噪声较大;控制复杂,需要精确的控制策略来实现良好的性能;功率密度相对较低。
- 应用车型:早期的宝马i3等车型有采用。