在新能源汽车蒸蒸日上发展的当下,我们从讨论燃油车的发动机好不好转换为讨论电车的三电系统、电机类型和性能。驱动电机作为三大核心部件之一,其一般以永磁同步电机、交流异步电机、直流电机等几类为主,目前国内大多车企都选择采用永磁同步电机。
永磁同步电机的“永磁”是指在制造电机转子时加入永磁体,使电机的性能得到进一步的提升,而“同步”则指转子的转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。
永磁同步电机在转子上嵌入永磁体后,由永磁体来建立转子磁场,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子中无感应电流,不存在转子电阻损耗,只此一项就可以较大程度提高电机效率。
永磁同步电机的转子自带磁力,这使得电机的功率密度较大,相对其它电机效率更高、调速性能拔尖,且发热小,因此电机冷却结构简单,具有体积小、重量轻、噪声小的优势。现在国内多数车企倾向采用永磁同步电机,如艺达永磁同步电机,其转子总成含有钕铁硼永磁体,整体电机结构紧凑,更具轻量化优势。永磁同步电机结构允许的过载电流大,可靠性显著提高,采用全封闭结构,无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声,可实现免润滑油、免维护。
永磁同步电机工作原理
永磁同步电机工作方式分为两种:一种是通过变频调速器控制电机达到同步,一种是通过异步起动方式来达到同步。
变频调速器方式:永磁同步电机的电源采用变频调速器提供,启动时变频器输出频率从0开始连续上升到工作频率,电机转速则跟随变频器输出频率同步上升,改变变频器输出频率即可改变电机转速。
异步起动方式:永磁同步电机的启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组和永磁体这三者产生的磁场的相互作用而形成。在不需要调速的场合直接用三相交流电供电的方法是在永磁转子上加装笼型绕组。
目前永磁同步电机所采用的永磁材料多数以钕铁硼为主,钕铁硼是目前磁性最高的永磁材料,由于永磁材料的昂贵,其占据整体材料的一大半成本,且属于稀有资源,所以永磁同步电机的成本较高。另一点是电机高温(温度达150℃-180℃)、环境高温等情况下,温差变化大容易导致退磁现象。
钕铁硼永磁材料
现在技术壁垒不断突破,如调整优化磁钢、增加永磁体厚度、降低调整转子温升等解决方式来减少退磁现象。我国是稀土资源大国,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%,目前国内市场已经涌现了不少成熟高效的永磁同步电机,国内主流车企大多对永磁同步电机更为青睐。永磁同步电机市场及技术方案也仍有很大的发展空间,未来艺达也将继续研发创新,探索更多可能性。