随着汽车电气化的持续加速，许多人想知道哪种类型的电机最适合现代电动传动系统。
是三相感应电动机还是永磁电动机?这两种电机目前都在电动汽车上使用。两者都提供高效率和可靠的性能。但是哪个更好呢?
有永磁电机优越的有力论据感应电动机。粉末冶金的固有优势——提高电机性能和降低总体成本的潜力——可以成为生产这些驱动系统的有效工具。
让我们对感应电机和永磁电机的效率进行一些比较，看看它们的优点和潜在的缺点:
- 成本
- 效率-转矩，核心损失，频率和电机速度控制
- 材料的机会
- 使用
电机设计的细节比下面描述的要复杂得多，但对于那些权衡设计改进的人来说，这是一个很好的开始:
永磁电机vs.感应电机效率
随着汽车电气化的持续加速，许多人想知道哪种类型的电机最适合现代电动传动系统。
是三相感应电动机还是永磁电动机?这两种电机目前都在电动汽车上使用。两者都具有高效率和良好的性能。但是哪个更好呢?
有一个强有力的论点是，永磁电机是优越的感应电动机。因此，当前和新的设计正在向永磁电机设计过渡。粉末冶金的固有优势——提高电机性能和降低总体成本的潜力——可以成为生产这些驱动系统的有效工具。
让我们对感应电机和永磁电机的效率进行一些比较，看看它们的优点和潜在的缺点。电机设计的细节比下面描述的要复杂得多，但对于那些权衡他们的选择的人来说，这是一个很好的开始。
永磁电机效率
顾名思义，EV永磁电机在转子上使用永磁(见下图)。施加在定子上的交流电导致转子转动。由于磁体是永久磁化的，转子与开关交流电流同步运行。消除了感应电动机中必要的滑移现象，提高您的机械和热效率。
永磁电机的固有效率比感应电机高。两个电机采用三相设计，充分优化性能。然而，感应电机最初被设计为工作在60赫兹。随着频率的增加，感应电机的总损耗将远远大于永磁电机(特别是采用SMC技术的电机)。
不管你如何制造感应电机，一个设计良好的同步永磁电机将提供更大的范围，更好的性能，隐含着更高的效率。
永磁电机材料使用
（交流感应电机与永磁电机设计比较
在永磁电机中，转子是实心的还是一系列更薄的薄片，每个薄片都有特定长度的磁铁?转子将使齿轮转矩最小化。该电机设计使用了SMC和烧结软磁(SSM)技术的最好的。
粉末金属/SMC密集电机概念无需电钢层压，提高整体性能，消除供应链复杂性，最大限度地提高材料利用率。
永磁体在马达上的用途
通常是50千瓦(约70马力)的永久电机重量不到30磅。(注意，你仍然需要一个DC-to-AC逆变器来产生足够的电压和频率。)
永磁电机在汽车行业的应用包括福特野马Mach-E, Ultium平台，所有特斯拉车型，并且名单还在继续增长。
由于固有的滑移，永磁电机的转速总是大于感应电机的转速。速度可以用下式表示:
- Ns = 120 *频率/极数
(Ns为同步速度。极数是每个阶段的总极数，包括北极和南极。)
成本与性能
永磁电机的一个主要考虑因素是磁铁的成本。如果你用过高能磁铁(如铁钕硼)，你就会感受到预算的痛苦(或者你的老板也感受到了)。冲压层压材料的潜在浪费只会加剧这个问题。
在这些类型的电机中，粉末冶金的机会是丰富的。永磁电机的转子可以通过烧结粉末金属，不管你是走内部设计路线还是外部设计路线。定子也可以通过软磁复合材料生产。在高开关频率预计，smc的损耗比层压3%硅铁的损耗要低，进一步提高了本设计的效率。简单地说，软磁复合材料是为高频定制的。
与感应电机相比，粉末金属有机会为永磁电机提供额外的效率。粉末冶金的三维形状制造能力允许您形成定子完全包住所有的软磁复合材料，以消除终端转损失。
这些都是粉末金属——烧结软磁材料和smc——所提供的许多优点中的一些。
三相交流感应电动机的效率
历史上，尼古拉·特斯拉在1883年构想了感应电动机。除了原材料上的改进，它基本上与永久电机的定子设计相同。
感应电动机的基本工作原理是定子中产生的磁场在转子棒中产生相反的电流。感应转子电流然后在转子层压中产生磁场。相反的磁场导致转子转动——当定子电流切换时，转子总是滞后，导致转子旋转。
这种感应磁场的好处是，电刷和转子绕组都是不必要的。这种类型的电机有:
- 可靠的
- 崎岖的
- 低
以上是感应电机的典型配置。注意转子有层压在核心和导电材料(铜或铝)在转子的槽，所谓的转子条。
对于大多数工业应用(大于1马力)和汽车传动系统，三相感应电机是常见的，因为它得到。在这种设计中，三相围绕着定子，使工作更平稳，效率更高。一旦定子绕组施加电压，三相交流电机就会自动启动。在许多情况下，所谓的转子杆是有角度的，以提供更高的扭矩。
交流感应电机的实际效率
工业应用中的三相使用相对容易，因为输入电压已经是三相的。然而，在汽车应用中，您必须将电池的直流电源转换为三相交流电源。这是通过dc - ac逆变器实现的。
对于交流感应电动机，你必须考虑转子的速度相对于输入交流电源的频率。这最初是由所谓的同步速度定义的。对于交流感应电机，同步速度的计算方法如下:
- Ns = 120 *频率/极数
(记住，Ns是同步速度。极数是每个阶段的总极数，包括北极和南极。)
对于工作在60赫兹的两极交流感应电机，电机的同步速度将是3,600转/分。然而，如果转子在这种配置下以3600转/分的速度旋转，则电机的扭矩为零。理想情况下，转子相对于频率有一些滑移;通常情况下，这大约是5%。因此，这些电机被认为是异步电机。
三相感应电动机的效率可在80%至90%之间变化。
(交流感应电机的典型转矩与滑差-礼貌关于电路）
特斯拉(Tesla)的某些感应电机型号声称只有70磅重。在每分钟18,000转时可产生360马力。电机和逆变器的总重量约为350磅。——仍然比一般内燃机轻得多。
该电机是三相设计，每段有八个极点，这意味着用于产生这种功率的交流频率约为1200赫兹。在这些工作频率下，层压材料的涡流加热将是相当高的。特斯拉汽车发动机需要大量冷却以防止过热。
感应电机的成本
用于电动汽车的交流感应电机的一个关键优势是成本。建造成本相对较低。
交流感应设计在定子和转子都使用钢层压片;这两种材料几乎可以同时用同一块材料冲压。换句话说，废品率比一般的冲压工作要低得多。
感应电机Vs.永磁电机效率:赢家是…
尽管在永磁电机中使用软磁材料具有优势(smc在感应设计中不太常见)，但为您的传动系统选择电机类型是困难的。每种都有优点和缺点。
尽管交流感应电机是在100多年前首次开发出来的，但由于在20世纪和21世纪的效率和性能改进，它仍然是可行的。永磁电机是一个相对较新的，但承诺更高的性能，更高的扭矩密度，更轻的重量。
永磁电机的主要症结在于磁铁的潜在高成本。幸运的是，即将出现的一些有希望的进展可以消除这一缺陷。欧宝平台app
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(编者注:本文最初发表于2020年4月，于2022年11月29日更新)
