永磁同步電機的優勢

我國2017年第一批新能源汽車推薦目錄， 永磁同步電機佔據優勢：2017年1月23日，工信部發布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》（第1批），包括物流車36款、乘用車73款、客車76款，共計 185款車型，其中共有150款車型搭載了永磁同步電機，佔比 81%；搭載交流非同步電機的車型有33款車型，佔比18%，永磁同步電機佔據絕對市場優勢。

由此可以看出，大部分車型選擇永磁同步電機。雖然特斯拉採用的是非同步電機，行業人士認為主要是出於成本因素和實際平均效率因素考慮，據悉，特斯拉Model 3將會採用永磁同步電機。可以說永磁同步電機在新能源汽車行業的崛起將會是大勢所趨！根據信息採集，目前國外知名的車企，如寶馬的Active Hybrid與i3，豐田Pruis IV與Leaf，特斯拉Model 3，本田Civic Hybrid，雪佛蘭Volt等都採用永磁同步電機。

那麼，到底是其中哪些優勢成就了永磁同步電機在新能源汽車行業的崛起？筆者認為以下兩點是其中的關鍵。

1、節能、效率高

a、由於永磁同步電機的磁場是由永磁體產生的，從而避免通過勵磁電流來產生磁場而導致的勵磁損耗（銅耗）；非同步感應電機由於單邊勵磁，產生單位轉矩需要的電流較多，因此能耗較大。

b、永磁同步電機的外特性效率曲線相比非同步電機，其在輕載時效率值要高很多，這是永磁同步電機在節能方面，相比非同步電機最大的一個優勢。因為通常電機在驅動負載時，很少情況是在滿功率運行，這是因為：一方面用戶在電機選型時，一般是依據負載的極限工況來確定電機功率，而極限工況出現的機會是很少的，同時，為防止在異常工況時燒損電機，用戶也會進一步給電機的功率留有裕量；另一方面，設計者在設計電機時，為保證電機的可靠性，通常會在用戶要求的功率基礎上，進一步留一定的功率裕量，這樣導致在實際運行的電機90%以上是工作在額定功率的70%以下，這樣就導致電機通常工作在輕載區。對非同步電機來講，其在輕載時效率很低，而永磁同步電機在輕載區，仍能保持較高的效率，其效率要高於非同步電機20%以上。

節能對於新能源汽車意義重大，一般而言永磁同步電機比非同步電機節能20%以上，這也意味著在不增加電池組容量的情況下，同等車況下，採用同步電機的汽車可比採用非同步電機的汽車續航里程適當增加。

2、小體積與輕量化

由於非同步感應電機的轉矩密度低於永磁同步電機，使得小體積、輕量化難以實現。而對於新能源汽車，尤其是混合動力汽車，小體積與輕量化至關重要。輕量化進一步實現了汽車的節能進而降低能耗、延長續航里程。小體積對於混合動力汽車至關重要，因為其除驅動電機系統外還有燃油驅動系統，體積過大會大大增加其汽車電路設計難度。

那麼永磁同步電機何以能實現小體積與輕量化呢？

第一個原因：永磁同步電機功率因數高低不受電機極數的限制，在電機配套系統允許的情況下，可以將電機的極數設計的更高，相應電機的體積可以做得更小。

第二個原因：電機效率的增高，相應地損耗降低，電機溫升減小，則在採用相同絕緣等級的情況下，電機的體積可以設計的更小。

第三個原因：電機結構的靈活性，可以省去電機內許多無效部分，如繞組端部，轉子端環等，相應體積可以更小。

不可否認，在新能源汽車行業，永磁同步電機相比於交流非同步電機具有顯著優勢，但仍然存在著諸多問題亟待改善。下一篇中筆者將聚焦這些掣肘永磁同步電機發展的焦點問題。

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