相對永磁同步電機(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),效率相對會比異步電機(jī)高點(diǎn),從力矩的控制角度而言,控制效果會好很多,如果使用那種方波形式,調(diào)速器的結(jié)構(gòu)也會比異步電機(jī)簡單,這也是電動車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,結(jié)構(gòu)一直比較穩(wěn)定,而且非常簡單可靠,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),很長時(shí)間都沒有突破,異步電機(jī),基本上局限于定速場合,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),性價(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,特斯拉以往的車用電機(jī),就大膽使用了異步電機(jī)來做車子的動力心臟。雖然異步電機(jī)效率低點(diǎn),但是因?yàn)榉€(wěn)定可靠,對于車載惡劣環(huán)境下,使用它還是有優(yōu)勢的,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),雖然成本會貴點(diǎn),效率始終會高于異步電機(jī)。永磁同步電機(jī),需要用到稀土材料,中國是稀土大國,在應(yīng)用這種電機(jī)時(shí)候,有成本優(yōu)勢,這也是國內(nèi)幾乎所有的車企,都使用永磁同步電機(jī)的重要原因。
看滿大街跑的小電驢,也使用了永磁同步電機(jī),調(diào)速系統(tǒng)簡單,雖然電機(jī)貴點(diǎn),但是調(diào)速器成本降低了,綜合起來,反而會性價(jià)比更高。
在電池容量遲遲沒有突破前提下,續(xù)航里程是電動車的焦慮重點(diǎn),使用同步電機(jī),可以讓車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?,車載環(huán)境溫度比較高,使用時(shí)間長了,會有丟磁的問題存在,這樣會讓電機(jī)扭矩下降,功耗增加,所以如何讓電機(jī)運(yùn)行溫度低,也是各車企頭痛的問題了,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)麻煩問題,所以逐步退出很多市場了。永磁體如果不能處理好可靠性問題,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,的確會出現(xiàn)電機(jī)退磁問題,這也是給消費(fèi)者帶來了很大的不方便了。
還有一種情況,稀土材料目前生產(chǎn),絕大部分集中在中國,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,很可能會讓稀土價(jià)格猛漲,生產(chǎn)成本會成為一個(gè)大問題,但是異步電機(jī),并不存在這個(gè)問題了。