永磁同步電機(jī)與異步電機(jī)有什么區(qū)別？

開筆之前，先來聊聊特斯拉這個(gè)人偉大的發(fā)明家，并不是我們平常所見的特斯拉電動(dòng)車，而是尼古拉·特斯拉。

尼古拉·特斯拉，塞爾維亞裔美籍發(fā)明家、物理學(xué)家、機(jī)械工程師、電機(jī)工程師和未來學(xué)家，他被認(rèn)為是電力商業(yè)化的重要推動(dòng)者， 并因主要設(shè)計(jì)了現(xiàn)代交流電力系統(tǒng)而為人知。在邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁場理論的基礎(chǔ)上，特斯拉在電磁場領(lǐng)域有著多項(xiàng)革命性的發(fā)明。他的多項(xiàng)相關(guān)的專利以及電磁學(xué)的理論研究工作是現(xiàn)代的無線通信和無線電的基石。1882年，他繼愛迪生發(fā)明直流電（DC）后不久，即發(fā)明了交流電（AC），并制造出世界上臺(tái)交流電發(fā)電機(jī)，并始創(chuàng)多相傳電技術(shù)，這也為現(xiàn)在的特斯拉電動(dòng)車的電機(jī)做下了基奠。

我們都知道，平常所接觸的電動(dòng)汽車大部分所搭載的都是永磁同步電機(jī)，而三相交流異步電機(jī)所了解的會(huì)比較少一些，它們之間有哪些區(qū)別呢，特斯拉為何鐘情于交流異步電機(jī)呢，小編與大家共同去探討一下。

1、永磁同步電機(jī)

工作原理：

永磁同步電機(jī)是由永磁體勵(lì)磁產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場的同步電機(jī)，永磁體作為轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，三相定子繞組在旋轉(zhuǎn)磁場作用下通過電樞反應(yīng)，感應(yīng)三相對(duì)稱電流，此時(shí)轉(zhuǎn)子動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，永磁同步電機(jī)作發(fā)電機(jī)用；此外，當(dāng)定子側(cè)通入三相對(duì)稱電流，由于三相定子在空間位置上相差120度，所以三相定子電流在空間中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力作用運(yùn)動(dòng)，此時(shí)電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，永磁同步電機(jī)作電動(dòng)機(jī)用。

結(jié)構(gòu)：

永磁同步電機(jī)主要是由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子組成，一般來說，永磁同步電機(jī)的大特點(diǎn)是它的定子結(jié)構(gòu)與普通的感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常的相似，主要是區(qū)別于轉(zhuǎn)子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)與其它電機(jī)形成了差別。和常用的異步交流電機(jī)的大不同則是轉(zhuǎn)子獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)子上放有高質(zhì)量的永磁體磁極。

特點(diǎn)：

(1)本身的功率效率高以及功率因數(shù)高

(2)發(fā)熱小，因此電機(jī)冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、噪聲小

(3)系統(tǒng)采用全封閉結(jié)構(gòu)，無傳動(dòng)齒輪磨損、無傳動(dòng)齒輪噪聲，免潤滑油、免維護(hù)

(4)允許的過載電流大，可靠性顯著提高

(5)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)重量輕，簧下重量也比傳統(tǒng)的輪軸傳動(dòng)的輕，單位重量的功率大

(6)由于沒有齒輪箱，可對(duì)轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)隨意設(shè)計(jì)：如柔式轉(zhuǎn)向架、單軸轉(zhuǎn)向架，使列車動(dòng)力性能大大提高。

缺點(diǎn)：

存在大轉(zhuǎn)矩受永磁體去磁約束，抗震能力差，高轉(zhuǎn)速受限制，功率較小，成本高和起動(dòng)困難等。

2、交流異步電機(jī)

工作原理：

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。當(dāng)導(dǎo)體在磁場內(nèi)切割磁力線時(shí)，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，“感應(yīng)電機(jī)”的名稱由此而來。感應(yīng)電流和磁場的聯(lián)合作用向電機(jī)轉(zhuǎn)子施加驅(qū)動(dòng)力。

結(jié)構(gòu)：

異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)可以分為定子、轉(zhuǎn)子兩大部分，此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分。定子就是電機(jī)中固定不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分。由于異步電動(dòng)機(jī)的定子產(chǎn)生勵(lì)磁旋轉(zhuǎn)慈場，同時(shí)從電源吸收電能，并產(chǎn)生且通過旋轉(zhuǎn)磁場把電能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子上的機(jī)械能，所以與直流電機(jī)不同，交流電機(jī)定子是電樞。另外，定、轉(zhuǎn)子之間還必須有一定的間隙（稱為空氣隙），以保證轉(zhuǎn)子自由的轉(zhuǎn)動(dòng)。

特點(diǎn)：

（1）三相交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠

（2）價(jià)格便宜、過載能力強(qiáng)

（3）使用、安裝、維護(hù)方便等特點(diǎn)

缺點(diǎn)：

功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。

總結(jié)：

上面簡單闡述了一下永磁同步電機(jī)和異步交流電機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)等，其實(shí)，不同行業(yè)的需求不同，所選擇的電機(jī)也不同。首先電動(dòng)汽車動(dòng)力性能體現(xiàn)在高時(shí)速和百公里加速時(shí)間兩個(gè)方面，它由電機(jī)輸出功率決定，電機(jī)輸出功率則由轉(zhuǎn)速和扭矩決定，特斯拉采用三相感應(yīng)電機(jī)，即三相交流異步電機(jī)，可以通過超高電壓及弱磁驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)超10000轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速，同時(shí)通過驅(qū)動(dòng)變頻器等電機(jī)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)在600Nm的大扭矩運(yùn)行，由此保證特斯拉電機(jī)輸出高功率，從而提升特斯拉動(dòng)力性能，這也是特斯拉為什么鐘情于交流異步電機(jī)的原因。