前段時間，特斯拉Model 3首批車交付車主，電動汽車再次成為人們關注的焦點。電動車使用電能驅動汽車前進，在這個過程中不會產生有害氣體，所以成為代替傳統燃油車最有潛力的對象，但是你知道嗎？電動車動力總成和傳統的內燃車完全不同，動力系統不是發動機、離合器、變速器、差速器等組成。而是由儲存電能的儲能機構（ESS），將能量輸出給轉換器和功率控制模塊（PEM），通過控制傳感器感知駕駛員操作需求和路況來驅動執行電機（馬達），三個環節組成，電動車由於其動力系統複雜精確，所以更像是電子設備。在驅動馬達這個環節目前小型轎車上以特斯拉為主的交流異步電機和BYD的稀土永磁電機最具代表的兩種，今天侃弟就簡單的給大家帶來一些稀土永磁電機的知識。

稀土永磁電機的發展歷史

早在19世紀20年代就出現了世界上第一台電機，而這台電機的轉子部分就是永磁體，用來產生勵磁磁場。但當時所用的永磁材料是天然磁鐵礦石（Fe3O4），磁能密度很低，用它製成的電機體積龐大，不久被電勵磁電機所取代。隨著技術的發展對於永磁體材料的選擇也有過很多種，這其中最優異的莫過於稀土材料了，所以將採用稀土永磁材料的電機又叫做稀土永磁電機。

稀土永磁電機的機構與原理

稀土永磁同步電機從結構上看主要是由轉子、端蓋、及定子等部件組成的。

一般來說，永磁同步電機的定子結構與普通的感應電機的結構非常非常的相似，而主要是區別於轉子的獨特結構與其它電機形成了差別。和特斯拉使用的交流感應異步電機的最大不同則是在轉子上放有高質量的永磁體磁極（稀土）。由於在轉子上安放永磁體的位置有很多選擇，所以永磁同步電機通常會被分為三大類：內嵌式、面貼式以及插入式。

而他們的工作原理大致相同，在固定電動機定子繞組中通入三相電流，在通入電流後就會在電動機的定子繞組中形成旋轉磁場，由於在轉子上安裝了永磁體，永磁體的磁極是固定的，根據磁極的同性相吸異性相斥的原理，在定子中產生的旋轉磁場會帶動轉子進行旋轉。

稀土永磁電機的技術瓶頸

1、控制問題

永磁電機製成後不需外界能量即可維持其磁場，但也造成從外部調節、控制其磁場極為困難。永磁發電機難以從外部調節其輸出電壓和功率因數，永磁直流電動機不能再用改變勵磁的辦法來調節其轉速。

2、成本問題

由於稀土永磁目前價格還比較貴，稀土永磁電機的成本一般比電勵磁電機高，這需要用它的高性能和運行費用的節省來補償。因此永磁電機適於小功率的場合。

3、退磁問題

稀土永磁電機對於工作環境要求比較苛刻，超過180℃的稀土永磁材料將出現不可逆的退磁和失效情況;在劇烈振動或溫差較大的情況下容易出現斷裂;材料容易氧化腐蝕，必須進行表面塗裝才能使用;稀土永磁電機對於過載十分敏感，一旦過載將導致永磁材料的退磁。

同時，稀土永磁電機的電磁負荷很高，製成後磁場難以調節，其動力控制系統要比感應電機複雜得多。傳統的電機設計理論、計算方法、電機控制系統都不能適應高性能電機的研製要求。

總而言之，在稀土永磁電機研發的路上，困難重重。但是不經歷風雨怎麼見到彩虹，而在空難面前汽車工程師們孜孜不倦的努力最終也將突破瓶頸，大眾也能受益科技帶來的便利。

主流新能源汽車驅動電機的不同之處

新能源汽車的驅動電機主要有永磁同步、交流異步和開關磁阻三大類。因其不同特點，各有應用場合。

▌稀土永磁同步電機：

按照原理上可以做倒，體積小、質量輕，功率密度大，可靠性高，調速精度高，響應速度快，由於永磁同步電機功率密度高，其工作效率最高可達97%，能夠為車輛輸出最大的動力及加速度，因此主要用在對能量體積比要求最高的新能源乘用車上。

缺點是最大功率較低，而且成本比較高。交流異步電機價格低、運行可靠；但其功率密度低、控制複雜、調速範圍小是固有限制。價格優勢使得其在新能源客車中使用的較廣泛。

▌感應（異步）電動機：

能忍受大幅度的工作溫度變化。而相反溫度大幅度變化會損壞永磁電動機，感應電動機的輸出扭矩可以在大範圍內調整，不需要撒熱機構，重量輕，類似西瓜大小，重量不過52公斤。轉速區間可以達到0—12000轉，所以無需安裝多餘的傳動機構。所以其車身的重量在新能源汽車中占有絕大的優勢。

缺點是轉子旋轉速度難以控制，能耗較大，功率因數滯後，結構複雜、採用感應（異步）電機，其控制系統複雜技術要求高，製造成本高。

▌開關磁阻電機：

價格低、電路簡單可靠、調速範圍寬；但震動、噪聲大，控制系統複雜，且對直流電源會產生很大的脈衝電流。用於大型客車，比如比亞迪電動車。

其中， 日韓車系目前多採用永磁電機，轉速區間和效率相對都較高，但是需要使用昂貴的系統永磁材料釹鐵硼；歐美車系則多採用交流感應電機，主要原因是對於稀土資源匱乏，以及降低電機成本考慮，其劣勢則主要是轉速區間小，效率低，需要性能更高的調速器以匹配性能。

侃弟總結：

假使電動汽車電池的續航里程相同，不同電機消耗的能耗就直接決定了電動車的續航里程，因此， 電動汽車的動力系統、負載大小、技術性能和工作環境都有嚴格要求。而驅動電動車的電機的發展要求也是朝著輕量化、低成本，適應有限的車內空間，同時要具有能量回饋能力，降低整車能耗；其次，驅動電機同時具備高速寬調速和低速大扭矩，以提供高啟動速度、爬坡性能和高速加速性能，電控系統要有高控制精度、高動態響應速率，並同時提供高安全性和可靠性。

實現這些要求，一步一步提升電動汽車實用性，需要更高的技術水準和製造水平，但是目前我們國家在電機、電控領域的自主化程度仍遠落後於電池部分，電機電控核心組件如 IGBT 晶片等仍不具備完全自主生產能力，具備系統完整智慧財產權的整車企業和零部件企業仍是少數。

看著特斯拉的成就，侃弟更希望我們國家在即將到來的電動汽車時代，能夠閃耀世界。

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