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富聯(lián)電腦掛機下載，永磁同步電機、異步電機、開關(guān)磁阻電機、無刷直流電機，在這一大堆各式各樣的電機名稱面前，多少人會瞬間產(chǎn)生懵圈感，傻傻分不清誰是誰？其實沒關(guān)系的，因為總有一款適合你。
在技術(shù)進步、市場需求和應(yīng)用場景多樣化共同作用下，車用驅(qū)動電機如今處于高速的發(fā)展階段，多技術(shù)并存的局面讓而不同的技術(shù)路線，各自有著自身優(yōu)勢和適用領(lǐng)域。
在細說技術(shù)路線之前，先了解其基本定義。車用驅(qū)動電機是一種用于電動汽車（EV）或混合動力汽車（HEV）的動力部件。通過將電能轉(zhuǎn)換為機械能驅(qū)動車輛的車輪或傳動系統(tǒng)實現(xiàn)行駛。與內(nèi)燃機不同，驅(qū)動電機利用電能作為動力源。驅(qū)動電機通常集成了高效能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、智能控制技術(shù)和先進冷卻系統(tǒng)，以適應(yīng)汽車對動力、響應(yīng)速度和可靠性的高要求。
為了能讓電動汽車在各種環(huán)境條件下長期穩(wěn)定運行，一臺好的驅(qū)動電機起碼應(yīng)該滿足以下要求。各種工況下保持85%以上的效率以最大化車輛續(xù)航里程。盡量小的體積下能提供足夠高的功率輸出，功率密度典型值在2-5 kW/kg。寬廣的轉(zhuǎn)速范圍和高轉(zhuǎn)矩輸出可以確保車輛在不同速度下的良好動力性能。通常要求電機能在0-15000rpm的范圍內(nèi)高效工作，并能提供足夠高的轉(zhuǎn)矩。能方便適配矢量控制（FOC）和直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）等先進控制算法。當(dāng)然還少不了為提升駕乘舒適性的低噪音和低振動要求。
永磁同步電機（PMSM）是一種利用永久磁鐵產(chǎn)生磁場的電機。因其高效、緊湊和動態(tài)性能優(yōu)異的特性，成為現(xiàn)代電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主流選擇。它的工作原理基于電磁感應(yīng)和磁場相互作用。當(dāng)三相交流電流通入定子繞組時，定子上產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。這一旋轉(zhuǎn)磁場的頻率與交流電的頻率相關(guān)。轉(zhuǎn)子上永久磁鐵的磁場與定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，轉(zhuǎn)子被磁場“拉動”，以與定子磁場同步的速度旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極與定子磁場相互作用時，產(chǎn)生電磁力，從而產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。由于轉(zhuǎn)子和定子磁場始終保持同步，電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)矩輸出平滑。
使用稀土永磁材料的PMSM電機優(yōu)缺點都十分明顯。采用無電刷與轉(zhuǎn)向器設(shè)計可以減少了機械損耗和維護需求，讓其在較小體積情況下產(chǎn)生較大的功率輸出。因為沒有勵磁損耗，PMSM電機具有優(yōu)異的動態(tài)性能，快速響應(yīng)負載變化，以及平滑的加速和減速，能在廣泛的負載和速度范圍內(nèi)保持高效率。最大缺點主要來自昂貴的稀土永磁材料所增加的制造成本，以及高溫情況下的退磁現(xiàn)象可能影響電機性能。所以如今還出現(xiàn)了一種勵磁同步電機（ESM），其最大的不同在于不使用稀土永磁材料，而選擇在轉(zhuǎn)子上增加電勵磁繞組，通過電流產(chǎn)生所需的磁場。
特斯拉、比亞迪、日立和博世等企業(yè)是PMSM電機的主要制造商。其中特斯拉和比亞迪以及理想汽車均是使用自家產(chǎn)品，
異步電機通常被簡稱為IM，這里的IM是Induction Motor的縮寫，強調(diào)的是轉(zhuǎn)子電流是通過電磁感應(yīng)產(chǎn)生而非通過直接供電。所以異步電機也被稱為感應(yīng)電機。其工作原理是通過定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，感應(yīng)出轉(zhuǎn)子電流，從而產(chǎn)生電磁力矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)主頁[金牛注冊]主頁。當(dāng)三相交流電源接入定子繞組時，每相電流依次變化，產(chǎn)生一個隨時間變化的旋轉(zhuǎn)磁場。這個旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，與交流電源頻率和磁極對數(shù)相關(guān)。轉(zhuǎn)子處在定子旋轉(zhuǎn)磁場中，由于轉(zhuǎn)子與定子磁場之間存在相對運動，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)出電動勢，從而產(chǎn)生電流。轉(zhuǎn)子電流與定子磁場相互作用，依據(jù)左手定則（弗萊明定則）產(chǎn)生電磁力，形成電磁轉(zhuǎn)矩推動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
值得注意的是，異步電機的轉(zhuǎn)子在追隨定子磁場旋轉(zhuǎn)的時候，會由于電磁感應(yīng)讓轉(zhuǎn)子總是滯后于定子磁場的旋轉(zhuǎn)，形成所謂的“滑差”（即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速），異步電機也由此得名。作為轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的必要條件，滑差越大轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流和轉(zhuǎn)矩越大。但并非越大越好，過大反而會導(dǎo)致?lián)p耗增加和效率下降。所以異步電機在穩(wěn)態(tài)運行時轉(zhuǎn)矩輸出與負載轉(zhuǎn)矩平衡，滑差保持恒定。
高可靠性和強耐用性的特點，讓異步電機能承受較大機械和電氣負荷，更適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。沒有高成本永久磁鐵與電刷的設(shè)計也讓其結(jié)構(gòu)十分簡單，適合大規(guī)模低成本生產(chǎn)。通用電氣、西門子、安川電機所生產(chǎn)的異步電機，廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化設(shè)備與日常家電之中，而在汽車領(lǐng)域中，異步電機則集中在歐美車企的早期型號和某些高性能版本中，如奔馳、寶馬、大眾、雷諾、日產(chǎn)、捷豹路虎等品牌。異步電機市場占比沒有永磁同步電機高，更多時候在雙電機或者多電機車型版本之中，與永磁同步電機搭配組合成為車輛的動力配備。
開關(guān)磁阻電機（SRM）是一個很神奇的產(chǎn)物。最早的基礎(chǔ)概念來自于1838年羅伯特·戴維遜的早期實驗中利用磁阻效應(yīng)驅(qū)動的電機。1969年英國工程師和物理學(xué)家愛德華·亞博羅在論文詳細描述了SRM的工作原理，并提出了改進設(shè)計，現(xiàn)代SRM研究線年代Plessey公司開發(fā)出了一系列SRM驅(qū)動器，SRM技術(shù)逐步走向全領(lǐng)域商用。SMR的運行原理是通過控制電流在定子繞組中的通斷來產(chǎn)生磁場，使轉(zhuǎn)子按照預(yù)定的方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生主要依靠磁阻變化。其中SRM中的定子由多個凸極結(jié)構(gòu)繞組組成，定子繞組通過晶體管或IGBT電子開關(guān)進行切換。為減少渦流損耗，轉(zhuǎn)子通常是軟磁材料，如硅鋼片的無繞組凸極結(jié)構(gòu)，通過磁阻效應(yīng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生。
轉(zhuǎn)子無繞組和永磁體、無電刷、無滑環(huán)，SMR相對簡單的結(jié)構(gòu)令其制造和維護成本較低。而以往發(fā)熱大戶的繞組位于定子部分，也讓散熱更為容易，熱管理性能更好。即便在惡劣環(huán)境，特別是高溫環(huán)境下運行也能有較長的壽命和較高的可靠性。這些優(yōu)點讓SMR從出現(xiàn)就受到了廣泛關(guān)注。美中不足的是，磁拉力的變化會讓SRM在運行過程中產(chǎn)生較大的噪音和振動。并且SMR需要極其精確的轉(zhuǎn)子位置傳感和復(fù)雜的電子控制器才能實現(xiàn)高效運行。這無疑在一定程度上抵消了原本制造與維護成本較低的優(yōu)勢。
直流電機DCM（DC Motor）根據(jù)其結(jié)構(gòu)和工作原理可以進一步分為有刷直流電機BDC（Brushed DC Motor）和無刷直流電機BLDC（Brushless DC Motor）。傳統(tǒng)的有刷直流電機曾經(jīng)活躍在驅(qū)動系統(tǒng)舞臺上。早期電動汽車設(shè)計中，結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、成本低廉的有刷直流電機曾被廣泛采用。但是隨著電機技術(shù)的不斷進化，有刷直流電機的缺點愈發(fā)明顯。電刷和換向器之間的機械接觸產(chǎn)生的磨損會降低電機壽命；機械換向過程中還會產(chǎn)生火花帶來電磁干擾和安全隱患。與現(xiàn)代電機技術(shù)相比，直流電機較低的效率無法適應(yīng)電動車型需求。所以有刷直流電機基本被汽車電驅(qū)動領(lǐng)域淘汰。
幸好隨后出現(xiàn)的無刷直流電機成為了繼任者。顧名思義，無刷代表原有的物理換向器和電刷結(jié)構(gòu)被取消，取而代之以電子控制器進行專項。依靠霍爾傳感器檢測轉(zhuǎn)子位置并控制定子繞組通電實現(xiàn)更高效、更可靠的運行。除了因為依賴電子控制器所造成的控制相對復(fù)雜，以及在高功率應(yīng)用之中成本較高的缺點之外，如今BLDC與上述永磁同步或者異步電機足以分庭抗禮。BLDC的主要供應(yīng)方為松下、三菱電機、博世、LG電子等老牌企業(yè)。而采用的車企相當(dāng)廣泛，日產(chǎn)、寶馬、雪佛蘭、起亞、現(xiàn)代旗下主力電動車型均有采用。
其實在以前的科普文章之中，我們就介紹過輪轂電機技術(shù)，這個最早能追溯到1897年由迪南德·保時捷所發(fā)明的電機，至今仍保存在斯圖加特保時捷博物館里。1900年巴黎世博會展出的，配備了四個輪轂電機的Lohner-Porsche混合動力汽車，也因此成為世界上第一輛全輪驅(qū)動汽車。在內(nèi)燃機占絕對統(tǒng)治地位的整個20世紀里，輪轂電機技術(shù)幾乎沉寂了上百年，直到電動車崛起才重出江湖。輪轂電機的基本原理十分有趣，大家所熟知的電動機關(guān)鍵部件定子與轉(zhuǎn)子，在輪轂電機上以不同的形式出現(xiàn)，由多個電磁線圈組成的定子被固定在輪轂外殼，而包含永磁體或是導(dǎo)電材料的轉(zhuǎn)子則安裝在車輪。
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動輪子旋轉(zhuǎn)。輪轂電機的技術(shù)優(yōu)勢在于沒有傳統(tǒng)的傳動部件，能量損失減少所有能量利用極為高效。每個輪子的電機可以獨立控制，這無疑能提供更為活和精確的車輛動態(tài)控制，此外，絕對最為簡化的動力系統(tǒng)布局，可適用于任何類型的電動車輛。當(dāng)然這一切必須先滿足高效的熱管理系統(tǒng)保持電機在工作溫度范圍，還對車輛懸掛系統(tǒng)涉及提出了全新的要求。
軸向磁通電動機（Axial Flux Motor）應(yīng)該是眾多電機技術(shù)之中較為另類的一種，前面在電動機歷史之中我們曾提過，1831年法拉第通過旋轉(zhuǎn)一個導(dǎo)電圓盤（現(xiàn)在稱為法拉第圓盤）在固定磁鐵之間，展示了電磁感應(yīng)的原理。雖然實驗僅是為了展示電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但估計法拉第自己也沒想到這個實驗成為了日后軸向磁通電機的雛形。這種電機的基本原理與傳統(tǒng)徑向磁通電動機相似，但其磁通方向是軸向的。為此這種電機也被稱為盤式電機。
如今軸向磁通電機最為主要的技術(shù)提供方，是手握無鐵軛設(shè)計、分段繞組以及高扭矩密度三大核心技術(shù)的英國創(chuàng)新電機技術(shù)公司YASA。相較于徑向磁通電機底部都有的電子磁軛，YASA取消了這個結(jié)構(gòu)，這讓其產(chǎn)品擁有了超級緊湊的結(jié)構(gòu)與大扭矩輸出優(yōu)勢，大概20Kg的電機產(chǎn)品就能和市面常見的45-50Kg中徑向磁通電機一樣，達到250馬力的輸出功率。估計誰也沒有注意到，2023年奔馳發(fā)布的全新Vision One-Eleven電動概念車，就配備了兩個來自YASA的軸向磁通電機。而法拉利第一臺混合動力超跑Ferrari SF90 Stradale上，同樣使用了YASA的產(chǎn)品。
車用驅(qū)動電機技術(shù)路線多種多樣，不同類型的驅(qū)動電機各自有這自己的技術(shù)特點和適用場景。相信隨著新能源汽車對于驅(qū)動電機性能越來越高的要求，驅(qū)動電機發(fā)展技術(shù)只會越來越快，也越來越寬?，F(xiàn)在大家是否對各種車輛驅(qū)動電機，稍微有點概念了。
