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在沒有電動汽車的年代，人們說起汽車總會討論到“三大件”：發動機、底盤、變速箱。而今天說起汽車則會探討“電車三大件”：電機，電池、電控。不管哪個時代的“三大件”，發動機和電機作為動力總成一直都是大家買車時會重點關注的對象。永磁同步電機和異步電機作為目前應用最廣泛的兩種電動汽車電機，他們究竟是如何從這么多種電機類型中脫穎而出的呢？

一般來說，我們根據使用電源將電機分為直流電機和交流電機，但目前由于電刷和換向器的結構問題以及動能回收受限等原因在電動汽車上基本不會使用直流電機（只有在電瓶車上使用比較廣泛）。

交流電機根據轉子與定子之間的相對轉速又可以分為同步交流電機和異步交流電機。（下文以同步電機和異步電機簡稱）那么不同的電機究竟在使用上有什么優缺點，又有哪些車型會使用到這些電機呢？

同步電機

即轉子轉速與輸入頻率的關系是一定的，n=60f/p，當電機轉速穩定時，轉子轉速等于定子旋轉磁場的轉速。

同步電機又可以根據轉子結構分為永磁同步電機和電勵磁同步電機，區別在于永磁同步電機轉子產生的磁場由永磁體產生，電勵磁同步電機的轉子通過勵磁繞組來產生磁場。

永磁同步電機（PMSM）

作為目前電車領域應用最廣的電機，永磁同步電機（PMSM）的優點在于電機滿載時效率非常高，自然勵磁無需消耗能量，電機的運行不需要碳刷，大大節省維護成本。但是有些磁鐵材料會在高溫下發生退磁現象，使得電機扭矩大大降低。同時低負荷下損耗較大，組裝和拆卸困難，永磁體材料（稀土）成本較高等原因也讓許多的國外廠商（如特斯拉）轉而使用異步電機。

外勵磁同步電機（SESM）

外勵磁同步電機（SESM）的轉子中沒有永久磁鐵，而是由銅繞組產生轉子磁場。因此，轉子的磁場可以通過電流的大小來調整。缺點是轉子電流需要額外的連接和電刷系統，同時勵磁轉子也會因為勵磁電流產生一定的熱量，這不僅降低了電機效率還對電機轉子的散熱有一定的要求。

異步電機

由氣隙旋轉磁場與轉子繞組感應相互作用產生電磁轉矩的異步電機也被稱為感應電機，在電動機工況下運行時，異步電機的轉子運行速度比定子的磁旋轉場慢，即與定子異步。（定子速度和轉子速度之間的差異也被稱為轉差率）當轉子速度等于定子速度時，轉差率為零，異步電機不提供正扭矩。相反的，在發電機模式下，轉子的旋轉速度比定子的旋轉磁場快。速度差產生一個負扭矩，使轉子減速。在沒有變頻器的情況下，直接在兩相交流電或三相電流上運行的異步電機比永磁同步電機效率低，而使用變頻器的感應電機可以達到類似的高效率。

異步電機根據轉子的結構不同可以分為鼠籠式和滑環式（繞線式），兩者的定子結構相同且與同步電機的定子結構相似。

鼠籠式異步電機(Induction Motor with Squirrel Cage Rotor)

鼠籠式異步電機的轉子由鋁或銅制成的條形籠組成，柵條在上下兩端用相同材料進行短路。這是異步電機最常用的結構，因為它沒有滑環，因此使用壽命更長。不管在高溫環境還是低溫環境中都能比較穩定地運行。此外，與永磁同步電機相比，轉子的生產成本低。但是鼠籠式異步電機在低速時的啟動扭矩較小，運行效率也不高。

滑環式異步電機(Induction Motor with Slip Ring Rotor)

滑環式異步電機的轉子由繞組組成，繞組不在轉子中短路，而是通過滑環引向外部，并通過額外的電阻短路，轉子中的電流可以通過電動機外部的電阻來控制。滑環式異步電機的主要優點是在低速范圍內有較高的扭矩和較低的啟動電流。然而，滑環的額外成本以及帶有繞組的轉子的生產成本是很高的。

磁阻電機

同步電機除了永磁同步電機和外勵磁同步電機，還有另一種作用原理不同的同步磁阻電機(Synchronous Reluctance Motor)，通過轉子在不同位置引起的磁阻變化產生的磁拉力形成轉矩。結構上既沒有永磁體，也沒有線圈繞組，制造成本相對較低。相比之下沒有永磁同步電機那么高的效率和扭矩，在場弱區功率和扭矩的下降非常明顯，對轉子和定子之間的氣隙控制也有較高的制造要求。

開關磁阻電機（Switched Reluctance Motor）也被稱為SR-電機。開關磁阻電機的定子和轉子由突出的磁極組成。定子有一個集中的繞組，定子的極數和轉子的極數必須不同。通常情況下，定子的極數大于轉子的極數。典型的組合是6/4，即6個定子極和4個轉子極。由于轉子只由一個疊片鐵芯組成，開關磁阻電機特別適合用于非常高的速度。開關磁阻電機的生產相對簡單，因為繞組可以預先繞好推到定子的齒上。開關磁阻電機具有較高的扭矩紋波，這使得電機的聲音比同步磁阻電機等要大，扭矩紋波來自于電機所需的較高相電流。

在磁阻電機中，電機的轉子僅由電板組成。因此，轉子沒有永磁體、繞組和短路籠。由于這個原因，磁阻電機的制造成本非常低。由于轉子中缺少勵磁，功率密度低于永磁同步電機。另一方面，磁阻電機沒有齒槽轉矩，在短路的情況下具有更高的安全性。由于轉子沒有繞組或永磁體，因此磁阻電機在高溫條件下可以更好地冷卻。早期的寶馬i3車型用的就是磁阻電機。

電動汽車市場的應用

要說目前電車領域應用最廣的電機那肯定是永磁同步電機（無刷電機），除了我們的比亞迪、蔚小理等品牌，很多歐美主機廠如奔馳、寶馬和保時捷的新電動車型基本上也是使用了這種解決方案。其中最大的原因還是因為永磁同步電機的能量轉換效率更高，能耗相對較低（在電池技術有突破性發展之前，更低的能耗代表著更長的續航）。

但是正如前面所說的，永磁體材料（稀土）的成本較高，在高溫下還會發生退磁現象，所以像早期的特斯拉基本上還是以使用異步電機為主。當然，異步電機的高轉性能也正好能夠契合以性能主打的電車品牌。

如果將這兩種電機的優點結合起來，缺點進行互補的話，在保證車輛擁有更高效率和更大功率密度的同時，又能有更好的低轉速扭矩、可靠性和高速性能。

以目前的大趨勢來看，永磁同步電機還會是未來主機廠更青睞的方案。