交流异步电机与永磁同步电机有何区别？

一枚老司机

2021年10月27日 09:21

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在提及纯电动汽车的动力系统时，我们经常会听到永磁同步电机或者交流异步电机的说法，并且前者出现的频率更高。那么，搭载了这两种不同技术的电机到底有什么区别，又分别拥有哪些优缺点呢？

目前，市面上的纯电动汽车的电机种类共有四种。直流电机由于其存在诸多缺点已逐渐被淘汰；开关磁阻电机由于其拥有较高的转矩脉动，导致振动和噪声都很大，所以只有在商用车领域被广泛应用。因此，永磁同步电机和交流异步电机成为了大多数乘用车所采用的电机形式。

首先，我们先来了解一下纯电动汽车的工作原理：电池通过控制系统向电机供电,在电机中将电能转换为机械动力并传给系统,然后传送给驱动车轮并使车轮转动,最后通过与地面间的相互作用产生使汽车行驶的牵引力。

了解完工作原理后我们直接进入今天的主题，同步电机与异步电机的最大区别就在于两者的转子旋转的磁场速度是否与定子旋转的磁场速度一致，如果一致就叫做同步电机，如果不一致就叫做异步电机，具体到性能参数以及应用，两者有很大的区别。

永磁同步电机

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。

永磁同步电机的转子本身产生固定方向的磁场（永磁体），定子旋转磁场“拖着”转子磁场（转子）转动，因此转子的速度一定等于定子的同步速，所以叫做“同步电机”。定子线圈的磁场会因为断电而消失，但是转子却是磁性很强的永磁体，磁场并不会消失，因此称之为——永磁（虽然随着时间的流逝磁场会逐渐消失，但是速度也是很慢的）。

永磁同步电机的转子转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。因此，通过控制电机的定子绕组输入电流频率，电动汽车的车速将最终被控制。

交流异步电机与永磁同步电机有何区别？的图1

（永磁同步电机构成部件）

交流异步电机与永磁同步电机有何区别？的图2

（永磁同步电机结构原理图）

交流异步电机

异步电机是由定子绕组组成的旋转磁场与转子绕组中感应电流的磁场相互作用而产生电磁转扭驱动转子旋转的交流电动机。

异步电机的转子滞后于现场速度，所以它的转子必须比磁场旋转得更慢。转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转，存在转差率，这样可以感应转子电流，产生扭矩以驱动附加的负载，同时克服内部损耗。

当导体在磁场内切割磁感线时，在导体内产生感应电流，“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。与永磁同步电机中使用永磁材料的转子不同，异步电机的转子则通常用铝或铜来制造。

交流异步电机与永磁同步电机有何区别？的图3

交流异步电机与永磁同步电机有何区别？的图4

（交流异步电机旋转磁场是由三个不同相位线圈产生的磁场矢量加和形成）

同步电机优点：

转子无励磁绕组，所以无转子铜耗，因此效率较高；

高性能永磁材料提供励磁，给定功率小，体积可以减小；

转子转动惯量小，故动态性能好；

低效率时较大的功率和转矩输出。

同步电机缺点 ：成本高，可靠性低，加工工艺复杂，机械强度差，电动车性能受环境影响大。

异步电机优点：

无永磁高温退磁问题，可以将峰值功率、额定功率、峰值功率工作时间延长。

电机特性受环境影响小；

自身就具有启动高转矩、高速转矩调整；

异步电机缺点：转子磁场来自定子励磁，存在铜耗，能量转化率比永磁同步电机低。

电机特性

从电机的特性来说，配备交流异步电机的电动汽车更倾向于性能策略，充分利用这种电机在高转速下的性能输出和效率优势，其特性是：当汽车处于高速行驶时，其能够保持高速运转和高效的电能使用效率，在为汽车保持最大动力输出的同时，减少能耗。配备永磁同步电机的车型更倾向于能耗策略，充分利用这种电机在低速阶段的性能输出和高效运转，适用于中小型车。其特点是体积小、重量轻，可以大大增加电动汽车的续航里程。并且其调速性能特别好，在面对反复启停、加减速时，仍能够保持较高效率。