相對(duì)永磁同步電機(jī),特斯拉為何熱衷異步電機(jī)
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永磁電機(jī),使用永磁體做轉(zhuǎn)子,是同步電機(jī),效率相對(duì)會(huì)比異步電機(jī)高點(diǎn),從力矩的控制角度而言,控制效果會(huì)好很多,如果使用那種方波形式,調(diào)速器的結(jié)構(gòu)也會(huì)比異步電機(jī)簡(jiǎn)單,這也是電動(dòng)車(chē)基本上都使用永磁電機(jī)的根本原因,放眼全球,似乎只有特斯拉等少部分廠家使用了異步電機(jī),而其他廠家,幾乎都使用永磁同步電機(jī)。
異步電機(jī),自從發(fā)明家特斯拉改進(jìn)性發(fā)明以來(lái),結(jié)構(gòu)一直比較穩(wěn)定,而且非常簡(jiǎn)單可靠,維修容易,制造和維護(hù)成本非常低,這是它在工業(yè)場(chǎng)合廣泛應(yīng)用的根本原因。
但是異步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng),很長(zhǎng)時(shí)間都沒(méi)有突破,異步電機(jī),基本上局限于定速場(chǎng)合,一直到上個(gè)世紀(jì)80年代以后,因?yàn)楣β赎P(guān)鍵技術(shù)突破,IGBT等產(chǎn)品上市了,變頻器調(diào)速出現(xiàn)了,異步電機(jī)的調(diào)速才得到了大規(guī)模的應(yīng)用,在國(guó)內(nèi)使用異步電機(jī)變頻調(diào)速,也是上個(gè)世紀(jì)末才開(kāi)始的。矢量和直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)成熟后,異步電機(jī)的調(diào)速性能已經(jīng)和有刷直流調(diào)速媲美了,中小型的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng),性?xún)r(jià)比也趕超了有刷直流電機(jī)。
在性能和價(jià)格都突破的前提下,特斯拉以往的車(chē)用電機(jī),就大膽使用了異步電機(jī)來(lái)做車(chē)子的動(dòng)力心臟。雖然異步電機(jī)效率低點(diǎn),但是因?yàn)榉€(wěn)定可靠,對(duì)于車(chē)載惡劣環(huán)境下,使用它還是有優(yōu)勢(shì)的,而特斯拉的異步電機(jī),使用了銅轉(zhuǎn)子(普通異步電機(jī)一般使用鋁轉(zhuǎn)子),這樣能提升一點(diǎn)效率。
而永磁同步電機(jī),雖然成本會(huì)貴點(diǎn),效率始終會(huì)高于異步電機(jī)。永磁同步電機(jī),需要用到稀土材料,中國(guó)是稀土大國(guó),在應(yīng)用這種電機(jī)時(shí)候,有成本優(yōu)勢(shì),這也是國(guó)內(nèi)幾乎所有的車(chē)企,都使用永磁同步電機(jī)的重要原因。
看滿(mǎn)大街跑的小電驢,也使用了永磁同步電機(jī),調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)單,雖然電機(jī)貴點(diǎn),但是調(diào)速器成本降低了,綜合起來(lái),反而會(huì)性?xún)r(jià)比更高。
在電池容量遲遲沒(méi)有突破前提下,續(xù)航里程是電動(dòng)車(chē)的焦慮重點(diǎn),使用同步電機(jī),可以讓車(chē)子在同樣容量電池下能跑出更遠(yuǎn)的里程,相信這也是特斯拉也使用永磁同步電機(jī)的最根本原因。
但是永磁同步電機(jī),也有軟肋,因?yàn)橄⊥敛牧隙寂赂邷兀?chē)載環(huán)境溫度比較高,使用時(shí)間長(zhǎng)了,會(huì)有丟磁的問(wèn)題存在,這樣會(huì)讓電機(jī)扭矩下降,功耗增加,所以如何讓電機(jī)運(yùn)行溫度低,也是各車(chē)企頭痛的問(wèn)題了,想想當(dāng)年的有刷直流電機(jī),雖然調(diào)速性能出色,效率也很高,但是因?yàn)樘妓⒕S護(hù)麻煩問(wèn)題,所以逐步退出很多市場(chǎng)了。永磁體如果不能處理好可靠性問(wèn)題,也變成成為使用者的另外一個(gè)“碳刷”。很多小電驢,使用一段時(shí)間后,的確會(huì)出現(xiàn)電機(jī)退磁問(wèn)題,這也是給消費(fèi)者帶來(lái)了很大的不方便了。
還有一種情況,稀土材料目前生產(chǎn),絕大部分集中在中國(guó),稀土本身也是一種資源材料了,逐年成本加貴,如果大家都是使用永磁同步電機(jī)生產(chǎn)汽車(chē),很可能會(huì)讓稀土價(jià)格猛漲,生產(chǎn)成本會(huì)成為一個(gè)大問(wèn)題,但是異步電機(jī),并不存在這個(gè)問(wèn)題了。