2018-07-08
應用在特斯拉(Tesla)Model S的感應電動機銅芯轉子是一項創新的技術,我將它稱為工程師的藝術,用精妙來稱贊它也不足為過。
電動汽車/混合動力汽車的電機解決方案一般有:感應電機(即交流異步電動機),永磁電機,開關磁阻電機三種。其中開關磁阻電動機震動、噪聲較大,在大型客車上有所應用,而乘用車領域多為前兩者,即感應電機或永磁同步電動機。說起感應電機和永磁同步電機的轉子區別,從材料上看可以簡單認為:除了兩者都需要使用的硅鋼片,永磁同步電機中使用了永磁材料,感應電機的轉子則通常用鋁或銅來制造。
從性能上看,永磁同步電機在瞬態仍然可以保證較高的效率,同時有著更大的功率密度,因此適用于頻繁起停的工況以及較小的乘用車布置空間。而感應電動機勝在成本低、可靠性更高,同時穩態的效率也不錯(大部分工況85%~90%以上),因而在高速路網發達的工況以及較大的乘用車布置空間的條件下,感應電機可以滿足需求。
此外,另一個很重要的因素是:永磁電機所需要的釹鐵硼永磁材料是稀土資源,對于稀土資源缺少或稀土工業不發達的國家而言,車用動力電機的技術方案是與國家安全相關的。
當然,也并不能一概而論地說,歐美英所有的電動車都使用了感應電機,永磁電機或鐵氧體同步電機(這個技術也避免了永磁材料的使用)等技術方案在歐美英同樣存在。而對于我國和日本而言,我國擁有全球70%的稀土資源,釹鐵硼磁性材料的總產量達到全球的80%(盡管高端釹鐵硼產量有限)。
因而Tesla選擇感應電機是更可靠(沒有退磁風險)、低成本(永磁材料成本占到同步電機材料成本的70%)、高效率的解決方案。至于Tesla是怎么將感應電機做到更加高效,就要看銅芯轉子的技術了。