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新能源汽车当道 电动机的基本原理是什么?

12-01 15593 闫方承  

过去,燃油车是时代主流,在燃油车上,内燃机以其强大的动力、广泛的燃料供应网络以及相对成熟的技术体系,占据了汽车动力系统主导地位长达一个多世纪。在这一时期,发动机一直是消费者购车时关注的焦点。人们不仅对其“心脏”般的地位有着深刻的认识,还对它的工作原理、性能指标乃至维护保养有着较为全面的了解,排量、气缸数量、排列形式、进气形式等等,很多老司机都可以如数家珍。



然而,在新能源汽车逐渐成为未来出行新趋势的背景下,电动机——这一电动车的动力源泉,却并未像发动机那样被大家所熟知。多数人对电动机的基本原理、类型及其特点知之甚少,这无疑阻碍了电动车市场的进一步普及与发展。实际上电机在生活中更常见,小时候玩耍的四驱车,还有家家都有的电风扇等等家用电器上,都有各种各样电动机的影子,可以说是无处不在,只不过大家平时不太注意到而已。



电动机在汽车上一直很常见,比如电动调节座椅、空调系统、启动机、雨刮器等等,都是各种各样的电机在驱动,只不过在燃油车上的电动机都不参与驱动,所以存在感很低。现如今电动汽车来势汹汹,电动机开始成为驱动力的来源,辅助发动机甚至替代发动机,那教授认为大家就有必要了解下电动机的基本原理和构成了,接下来的内容我们以汽车常用的驱动电机为主。



先来了解下电动机的基本工作原理,发动机是将燃料中的能量转化为机械能,电动机就是将电能转化为机械能,所以简而言之,电动机就是一种将电能转换为机械能的装置。其核心原理基于电磁感应定律和洛伦兹力原理(高中物理课本上大家应该都有过接触),简单来说,就是通过电流在磁场中受到的力(即安培力)来驱动转子旋转,从而实现能量的转换。



内燃机的转化过程是,燃料燃烧推动活塞做功,然后活塞的上下运动通过曲柄连杆机构转变成输出轴的扭矩,当然内燃机还有汪克尔发动机等其它形式,不做过多讨论。那电动机的基本工作过程就是,电生磁、磁生力,最后力驱动输出轴转动,变成驱动所需要的扭矩。



按照电源类型来分,电动机一般分为直流电机和交流电机两大类型,前者几乎已经不再出现于汽车驱动系统中了,因为直流电机相对来说可靠性比较差,效率也不高,而且直流电机无法实现新能源汽车上“必备”的制能量回收,所以现在电动汽车基本不采用直流电机作为驱动,直流电机主要应用在场景是在玩具车、两轮、三轮电动车上。



那现在电动汽车上常见驱动电机都是交流电机,而交流电机又可以分为永磁同步电机和交流异步电机。永磁同步电机采用永磁材料作为转子磁场源,无需外部励磁装置,因此减少了励磁损耗,提高了电机的效率。根据不同的工况和设计,永磁同步电机的效率可以达到90%以上,远高于异步电机的效率。这也是目前电动汽车上最常见的电机种类,几乎90%以上的纯电动汽车,都在采用永磁同步电机作为动力电机。



较为与众不同的是特斯拉采用的感应异步电机,其特点是结构相对简单、可靠性好、启动性能出色,而且调速性能和过载能力也很强,理论缺点是效率较低,噪音较大,并且调速不太容易控制。避过特斯拉通过矢量变频技术和半导体控制技术,克服了感应异步电机的难以控制转速的缺点,从而实现了大规模的量产应用,并且其效率和车辆续航能力都做到了行业领先。


另外不得不考虑的是,不同品牌选择不同的电机种类,除了和自身技术储备和车辆定位有关系之外,也有成本和材料方面的考量,比如感应异步电机不依赖永磁材料,一方面是降低了成本,另外最主要的就是降低了推稀土元素的依赖,所以感应异步电机也有利于降低供应链的不确定性。


最后:可见,选择什么种类的电机考虑的因素很多,电机的种类也非常复杂,所以制造门槛比内燃机相对低一些,但仍然有很多差异,只是对于普通消费者来说,不同种类电动机工作特性的差异,比较难以感知到,比如3缸发动机和6缸发动机的平稳性区别是非常大的,但不同类型电动机的差异不会如此“立竿见影”。而且不同于燃油车,大家把目光聚焦在发动机上,在电动汽车上,实际上大家更关心的反而是电池。

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全部评论
建哥7573
2024-12-02
非常不错的一款车,但我不想买这个。
明哥125317878
2024-12-02
不遗余力地卖车。还是特斯拉的好
RB665
2024-12-02
世纪作为新车来说还是不错的,但是旧车来说,小毛病则比较多。
星陨法
2024-12-02
看车容易买车难咯
梨潞子
2024-12-02
特斯拉汽车品牌影响力一般!外观看不错
边城翠侠
2024-12-02
世纪这车最近好像很火的节奏啊 更新换代后更火了
真的是秀啊。
男爵623
2024-12-02
特斯拉车的性价比是没得说的
还是数特斯拉牛逼,厉害就是厉害
走运马蹄铁
2024-12-02
我觉得特斯拉这款车家用是完全没问题的!
特斯拉汽车的做工换是可以的,用材料也比较实诚,配置也比较适合普通家庭,颜值换是高。
老紫蜗牛
2024-12-02
确实有本事,还是很火的呀,牛了
特斯拉粉一向盲目在他們眼中這就是好車
安全骑士
2024-12-02
家用买特斯拉就非常实用了,口碑很好了。
陌染404
2024-12-01
电动车是以后发展的趋势,应该发展新能源车。
新能源汽车到底好不好,老百姓说了算
特斯拉汽车性价比太差了,同样的价格与国产品牌无法比。
good866729
2024-12-01
特斯拉的动作越来越大了,可惜车型太少了!
ATELANZE
2024-12-01
想买个MPV,一家人出去玩,最近有好车推荐吗
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