一、空心杯電機的結(jié)構(gòu)

1. 轉(zhuǎn)子（空心杯）
   • 由線圈繞制成杯狀結(jié)構(gòu)，沒有傳統(tǒng)的鐵芯。
   • 線圈通常采用銅線或鋁線，重量輕，慣性小。
2. 定子
   • 由永磁體（如釹鐵硼磁鐵）構(gòu)成，提供磁場。
   • 磁鐵通常位于轉(zhuǎn)子外部，形成徑向磁場。
3. 換向系統(tǒng)
   • 使用電刷和換向器（或電子換向）實現(xiàn)電流方向切換。
4. 軸承和外殼
   • 軸承支撐轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，外殼保護內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

二、空心杯電機的工作原理

空心杯電機的工作原理與普通直流電機類似，基于洛倫茲力：

1. 電流通過轉(zhuǎn)子線圈時，在磁場中受到力的作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
2. 換向系統(tǒng)切換電流方向，使轉(zhuǎn)子持續(xù)旋轉(zhuǎn)。

由于轉(zhuǎn)子沒有鐵芯，減少了磁滯損耗和渦流損耗，提高了效率。

三、空心杯電機的特點

1. 高效率
   • 無鐵芯設(shè)計減少了鐵損，能量轉(zhuǎn)換效率高。
2. 高響應(yīng)速度
   • 轉(zhuǎn)子慣性小，啟動和停止迅速，適合高動態(tài)應(yīng)用。
3. 低慣量
   • 轉(zhuǎn)子重量輕，適合需要快速加減速的場景。
4. 低噪音和振動
   • 無鐵芯結(jié)構(gòu)減少了磁滯和渦流引起的振動和噪音。
5. 體積小、重量輕
   • 結(jié)構(gòu)緊湊，適合空間受限的應(yīng)用。
6. 控制精度高
   • 適合需要精密控制的應(yīng)用，如機器人、醫(yī)療設(shè)備。

四、空心杯電機的應(yīng)用

1. 消費電子
   • 手機振動馬達(dá)、相機對焦馬達(dá)、無人機舵機等。
2. 醫(yī)療設(shè)備
   • 手術(shù)機器人、牙科工具、輸液泵等。
3. 工業(yè)自動化
   • 精密儀器、自動化設(shè)備、機器人關(guān)節(jié)等。
4. 航空航天
   • 無人機、衛(wèi)星姿態(tài)控制等。
5. 汽車領(lǐng)域
   • 電動座椅調(diào)節(jié)、后視鏡調(diào)節(jié)等。

五、空心杯電機的優(yōu)缺點

優(yōu)點：

• 高效率、高響應(yīng)速度、低慣量。
• 體積小、重量輕，適合緊湊空間。
• 運行平穩(wěn)，噪音和振動低。

缺點：

• 成本較高，制造工藝復(fù)雜。
• 功率和扭矩相對較低，不適合大負(fù)載應(yīng)用。
• 電刷磨損可能影響壽命（無刷設(shè)計可改善）。

六、空心杯電機與普通電機的對比

七、總結(jié)

空心杯電機是一種高性能直流電機，憑借其高效率、高響應(yīng)速度和低慣量等優(yōu)點，在精密控制和高動態(tài)性能要求的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。盡管成本較高，但其獨特的性能使其在消費電子、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動化等領(lǐng)域具有不可替代的優(yōu)勢。

一、常用釹鐵硼牌號

釹鐵硼磁鐵的牌號通常由字母和數(shù)字組成，表示其最大磁能積（BHmax）和內(nèi)稟矯頑力（Hcj）。以下是一些常見的牌號：

1. N系列（標(biāo)準(zhǔn)牌號）
   • N35、N38、N40、N42、N45、N48、N50、N52
   • 特點：磁能積較高，性價比好，適合常溫環(huán)境。
   • 適用場景：普通磁選機、家用電器、消費電子、功能磁等。
2. H系列（高矯頑力）
   • 35H、38H、40H、42H、45H、48H
   • 特點：矯頑力較高，抗退磁能力強，適合較高溫度環(huán)境。
   • 適用場景：有一定耐溫要求的消費類電子、傳感器等產(chǎn)品。
3. SH系列（超高矯頑力）
   • 33SH、35SH、38SH、40SH、42SH
   • 特點：矯頑力極高，適合高溫環(huán)境。
   • 適用場景：大部分無刷電機、高速電機、軍工領(lǐng)域。
4. UH系列（超超高矯頑力）
   • 30UH、33UH、35UH、38UH
   • 特點：矯頑力極高，溫度穩(wěn)定性極佳。
   • 適用場景：極端高溫環(huán)境（如電動汽車驅(qū)動電機）。
5. EH系列（極高矯頑力）
   • 28EH、30EH、33EH、35EH
   • 特點：矯頑力最高，適合極端高溫和高穩(wěn)定性要求的場景。
   • 適用場景：高端電動汽車、特種電機等。

二、選擇牌號的關(guān)鍵因素

1. 工作溫度
   • 常溫環(huán)境（<80℃）：N系列（如N42、N48）。
   • 中高溫環(huán)境（80℃-150℃）：H系列或SH系列（如40H、38SH）。
   • 高溫環(huán)境（>150℃）：UH系列或EH系列（如35UH、30EH）。
2. 抗退磁能力
   • 高矯頑力牌號（如H、SH、UH、EH系列）更適合高負(fù)載或高動態(tài)響應(yīng)的電機。
3. 磁能積（BHmax）
   • 高磁能積牌號（如N52、N50）可提供更強的磁場，但成本較高。
4. 成本
   • 高牌號（如N52、EH系列）性能優(yōu)越，但價格較高，需根據(jù)預(yù)算選擇。
5. 尺寸和形狀
   • 復(fù)雜形狀或小尺寸磁鐵可能限制牌號選擇，需與供應(yīng)商溝通。

三、典型應(yīng)用場景推薦

1. 家用電器電機
   • 推薦牌號：N35M、N38M、N45。
   • 理由：常溫環(huán)境，成本敏感。
2. 工業(yè)電機
   • 推薦牌號：N38H、N38SH、N40SH。
   • 理由：中等溫度，較高性能要求。
3. 電動汽車驅(qū)動電機
   • 推薦牌號：N35EH，N42UH，N48UH。
   • 理由：高溫環(huán)境，高抗退磁能力。

四、注意事項

• 溫度系數(shù)
  • 釹鐵硼磁鐵的溫度系數(shù)為負(fù)值（-0.12%/℃），高溫下磁性能會下降，需選擇合適牌號。
• 表面處理
  • 釹鐵硼易氧化，需進行電鍍（如鎳、鋅、環(huán)氧樹脂）或涂層保護。
• 磁化方向
  • 根據(jù)電機設(shè)計確定磁化方向，避免加工誤差影響性能。
• 供應(yīng)商選擇
  • 選擇有資質(zhì)的供應(yīng)商，確保材料性能和一致性。

五、總結(jié)

永磁電機選擇釹鐵硼磁鐵時，需根據(jù)工作溫度、抗退磁能力、磁能積和成本等因素綜合考慮。常見的牌號包括N系列、H系列、SH系列、UH系列和EH系列。對于高溫或高穩(wěn)定性要求的場景，建議選擇高矯頑力牌號（如SH、UH、EH系列）。

釹鐵硼磁鐵的耐溫實驗怎么做？

首先，我們需要了解下最高工作溫度的概念。在最新的國家標(biāo)準(zhǔn)《燒結(jié)釹鐵硼永磁材料》GB/T 13560-2017 文件中定義的最高使用溫度：熱退磁狀態(tài)L/D=0.7的永磁圓柱樣品（直徑為D，高度為L），飽和磁化后，在開路狀態(tài)下從室溫加熱到某一恒定溫度保溫2h，然后冷卻到室溫，其開路磁通不可逆磁通損≤5%的最高保溫溫度。

在定義中，長徑比L/D是一個很關(guān)鍵的因素，我們通過實驗已經(jīng)證實，L/D值越小，其最高工作溫度就越小，L/D值越大，其最高工作溫度就越大。比如說，直徑10×10的N35圓柱，L/D=1.0，其開路80度保溫2小時后開路磁通損失肯定小于5%，而直徑10×3的N35圓柱，L/D=0.3，其開路80度保溫2小時后開路磁通損失可能大于20%。

但是實際情況中，我們有很多成品磁鐵（磁鋼）實際上并不是圓柱形的，不管是做磁路組件的還是做永磁電機的朋友，你們訂購的永磁產(chǎn)品可能是方塊、瓦型、環(huán)形，甚至是其他異形的，還有不同的取向，這哪里來的L/D呢？所以，這里就要涉及另一個關(guān)鍵點：Pc值。Pc越大磁體工作點越高，越不容易被退磁。一般情況下對于一個孤立磁體取向長度相對越大Pc越大。因此Pc是永磁磁路設(shè)計中的一個重要的物理量。我們可以利用等效磁荷球原理估算特定形狀孤立磁體的單位磁導(dǎo)(Pc)。我們可以利用相應(yīng)的公式計算出方塊，瓦型，環(huán)形的Pc值，對比圓柱的Pc值，等量帶換出相應(yīng)的長徑比L/D值。比如一個30x25x12的方塊磁鋼，其Pc值約為1.065，與D10×4的圓柱磁鋼的Pc值1.073接近，因此，可以將這個方塊看成L/D=0.4的圓柱，有助于判斷其能否勝任對應(yīng)工作溫度。

在了解長徑比L/D和孤立磁體的單位磁導(dǎo)(Pc)的基本概念之后，我們現(xiàn)在來具體介紹磁鐵的耐溫實驗怎么做。

• 首先，磁體需要飽和充磁，并使用合適的磁通計測量起磁通值Φ1。
• 然后，將磁體放在高溫試驗箱設(shè)置制定的溫度，保溫2小時。注意：一般我們測的是開路，也就是磁體不是吸附在任何導(dǎo)磁物質(zhì)上孤立的放置狀態(tài)；也有測半開路的，就是1測取向面吸附在3mm的鐵板上面。
• 待磁體經(jīng)過高溫烘烤恢復(fù)到常溫后，再次在同等條件下測量磁通值Φ2。
• 計算退磁率=（Φ1-Φ2）/Φ1*100%

如何判定耐溫實驗的結(jié)果？

下圖是一組客戶來樣的檢驗記錄，客戶部知道其產(chǎn)品是什么性能的。我們?yōu)橛脩魴z測這些數(shù)據(jù)，進行分析。

首先，我們量得樣品的尺寸是19*19*2.5，對應(yīng)的Pc值=0.26，對應(yīng)的L/D換算為0.12。

其次，通過表磁計算公式，逆向換算，在這個尺寸下（19*19*2.5）中心表磁為1300左右的剩磁大約是12kGs，對應(yīng)的牌號就是35.

接著，參考我們往期的實驗數(shù)據(jù)積累，L/D=0.11左右的磁鋼，100℃開路退磁5-10%，110℃開路退磁11-16%，對應(yīng)的差不多就是SH牌號。

通過以上老化實驗，我們可以大概知道產(chǎn)品的性能是什么牌號。有助于我們開發(fā)產(chǎn)品，找到合適的材料。反過來講，我們可以通過老化實驗，來驗證產(chǎn)品是否符合自己的需求，或者自己的產(chǎn)品性能是否過于耐溫過剩，有降本空間。

后續(xù)我們會再繼續(xù)討論如何使用公式計算L/D和Pc值，把能解決問題的方法分享給大家。

采購磁鐵時，需要注意多個方面以確保所購買的磁鐵滿足特定的應(yīng)用需求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。以下是一些關(guān)鍵的考慮因素：

1. 磁性能：確定所需的磁性能，包括磁力強度、剩磁、矯頑力和最大磁能積。這些參數(shù)將決定磁鐵在特定應(yīng)用中的效果。
2. 材料類型：根據(jù)應(yīng)用需求選擇合適的磁鐵材料，如鐵氧體、釹鐵硼（NdFeB）、鋁鎳鈷（Alnico）或釤鈷（SmCo）。每種材料都有其獨特的性能和成本。
3. 尺寸和形狀：明確磁鐵的尺寸、形狀和公差要求。這些因素將影響磁鐵的制造和成本。
4. 溫度穩(wěn)定性：考慮磁鐵將在何種溫度環(huán)境下工作，并選擇具有適當(dāng)溫度系數(shù)的磁鐵材料。高溫可能導(dǎo)致磁鐵退磁。
5. 耐腐蝕性：根據(jù)應(yīng)用環(huán)境選擇具有足夠耐腐蝕性的磁鐵。例如，某些磁鐵可能需要鍍層或涂層以提高其耐腐蝕性。
6. 機械強度：評估磁鐵的機械強度和脆性，特別是在需要承受沖擊或振動的情況下。
7. 成本：考慮預(yù)算限制，平衡磁鐵的性能和成本。
8. 供應(yīng)商信譽：選擇信譽良好的供應(yīng)商，確保磁鐵的質(zhì)量和交貨時間。
9. 認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)：確保磁鐵符合相關(guān)的國際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如ISO9001標(biāo)準(zhǔn)，IATF16949，ROHS等。
10. 交貨時間：根據(jù)項目時間表確定供應(yīng)商是否能按時交貨。
11. 最小起訂量：了解供應(yīng)商的最小起訂量要求，以確保采購量符合需求。
12. 售后服務(wù)：考慮供應(yīng)商提供的售后服務(wù)和支持，包括技術(shù)咨詢、退換貨政策等。
13. 環(huán)境影響：了解磁鐵的生產(chǎn)過程是否符合環(huán)保要求，以及磁鐵在使用和廢棄后對環(huán)境的影響。

通過仔細(xì)考慮這些因素，可以確保采購到適合特定應(yīng)用的高質(zhì)量磁鐵，并避免潛在的問題和額外的成本。

• 燒結(jié)釹鐵硼永磁材料標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13560-2017
• 綿陽磁荷聚能電子參加德國柏林國際線圈展CWIEME BERLIN
• 商務(wù)部：將依法依規(guī)不斷加快對稀土相關(guān)出口許可申請的審查
• 我國對7類中重稀土相關(guān)物項實施出口管制
• 綿陽磁荷聚能電子有限公司通過ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證

永磁電機的磁鋼，通常是指使用永磁材料制成的磁體，這些材料能夠在沒有外加磁場的情況下保持磁化狀態(tài)。常用的永磁材料包括釹鐵硼（Nd-Fe-B）、釤鈷（SmCo）、鋁鎳鈷（Alnico）等。

不同類型的永磁材料有不同的耐溫性能。通常，永磁材料的磁性會隨著溫度的升高而降低，即磁化強度會隨溫度升高而減弱。當(dāng)溫度接近或超過材料的居里點（Curie temperature）時，磁性會完全消失。

例如：

• 釤鈷磁鋼的耐溫性能較好，一般在200°C到350°C之間仍然保持良好的磁性。釤鈷磁鋼的耐溫性能優(yōu)于釹鐵硼，其居里溫度通常在600°C至700°C之間，這意味著其在更高的溫度下仍然保持良好的磁性能。
• 釹鐵硼磁鋼的耐溫性能相對較差，一般在150°C左右磁性開始顯著下降。釹鐵硼磁鋼的居里溫度約為310°C至320°C，這意味著在超過這個溫度后，磁性能會急劇下降。

在實際應(yīng)用中，永磁電機的工作環(huán)境溫度會對磁鋼的性能產(chǎn)生影響。因此，選擇合適的永磁材料時，需要考慮電機的預(yù)期工作溫度范圍，以確保磁鋼能夠在預(yù)期的工作溫度下保持足夠的磁性。如果工作溫度較高，可能需要采用具有更高耐溫性能的永磁材料，或者采取散熱措施來維持磁鋼的磁性。

釤鈷磁鋼

在實際應(yīng)用中，電機制造商會根據(jù)電機的預(yù)期工作溫度和應(yīng)用要求選擇合適的永磁材料。例如，如果電機需要在高溫環(huán)境下工作，那么釤鈷磁鋼可能是更好的選擇，因為它們能夠在更高的溫度下保持磁性能。如果電機的工作溫度較低，那么釹鐵硼磁鋼可能是更經(jīng)濟的選擇，因為它們提供了更高的磁性能。

需要注意的是，即使磁鋼的耐溫性能較好，長時間的暴露在高溫度下也會導(dǎo)致磁性能的退化。因此，電機制造商通常會采取冷卻措施或其他熱管理策略來保護磁鋼免受高溫影響。

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電動汽車（EV）使用永磁材料的主要目的是為了提高電機的效率和功率密度。永磁材料通常用于電動汽車的永磁同步電機（PMSM）中，其中永磁材料充當(dāng)磁場源，以提高電機的磁通密度和效率。

永磁材料的用量取決于電機的設(shè)計、電機所需的功率和扭矩、以及電機的尺寸和效率目標(biāo)。一般來說，每千瓦電機的永磁材料用量大約在0.1到0.2公斤之間，但這個數(shù)值會根據(jù)具體的電機設(shè)計和工作條件有所變化。

例如，如果一輛電動汽車的電機功率為100千瓦（即100,000瓦），那么大約需要10到20公斤的永磁材料。然而，這只是一個粗略的估計，實際的用量可能會根據(jù)電機的具體設(shè)計而有所不同。

需要注意的是，永磁材料的使用也受到稀土元素（如釹和鐠）的限制，這些元素的供應(yīng)和成本都是影響永磁材料使用量的因素。此外，隨著技術(shù)的進步和材料科學(xué)的創(chuàng)新，未來可能會有新的永磁材料和電機設(shè)計，這可能會改變永磁材料在電動汽車中的使用量。

特斯拉（Tesla）的電動汽車使用的是永磁同步電機（PMSM），這些電機使用了一種稱為釹鐵硼（Nd-Fe-B）的永磁材料。釹鐵硼是一種高性能的稀土永磁材料，具有很高的磁能積，這意味著它們可以在較小的體積內(nèi)產(chǎn)生較大的磁場。

特斯拉電機中的磁鋼（即永磁材料）通常是由釹鐵硼合金制成的，其化學(xué)式為Nd2Fe14B。這種合金含有大量的釹（Nd），它是電機中產(chǎn)生磁場的關(guān)鍵元素。特斯拉的電機設(shè)計旨在最大化磁通量，從而提高電機的效率和功率密度。

特斯拉電機中的磁鋼通常被制成條形或盤形，并被嵌入到電機的定子或轉(zhuǎn)子中。這些磁鋼在電機運行時產(chǎn)生磁場，與電機的繞組相互作用，從而產(chǎn)生扭矩和動力。

特斯拉的電機設(shè)計非常高效，其電機具有很高的功率密度和效率。特斯拉的電動汽車，如Model S、Model 3和Model X，都配備了高性能的電機，這些電機使用釹鐵硼永磁材料來提高性能。

綿陽磁荷聚能電子有限公司是一家專業(yè)從事稀土永磁材料及元器件、金屬軟磁材料及元器件、精密磁屏蔽組件、磁鐵與磁場組件研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售的高科技企業(yè)。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于信息電子通訊、精密計量測量、自由電子激光及同步輻射光源、科學(xué)技術(shù)研究等領(lǐng)域。

    公司擁有一支專業(yè)水平高、技術(shù)經(jīng)驗豐富的技術(shù)人才團隊，長期從事稀土永磁材料及元器件、金屬軟磁材料及元器件、磁路設(shè)計及磁場組件研發(fā)與生產(chǎn)工作，公司技術(shù)團隊更是擁有20年行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗并擁有部分特種金屬磁性材料及下游產(chǎn)品及組件設(shè)計研發(fā)的自主知識產(chǎn)權(quán)。我們秉承“科技創(chuàng)新、互惠互利、合作共贏”的經(jīng)營理念，以質(zhì)量贏得市場認(rèn)可，以真誠贏得客戶信賴，以創(chuàng)新贏得企業(yè)發(fā)展。

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確定永磁材料：選擇合適的永磁材料對于磁路設(shè)計至關(guān)重要。常見的永磁材料包括釹鐵硼（NdFeB）、釤鈷磁鐵（SmCo）等。不同的永磁材料具有不同的磁性能和溫度特性，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進行選擇。

磁路形狀和尺寸設(shè)計：根據(jù)電機的結(jié)構(gòu)和工作要求，設(shè)計磁路的形狀和尺寸。這包括確定永磁體的形狀和位置、磁路的長度和寬度等參數(shù)。

考慮磁路的閉合性：確保磁路能夠有效地閉合，以最大限度地提高磁通的傳遞和減小漏磁。

磁路優(yōu)化：通過仿真和分析工具對磁路進行優(yōu)化，以獲得所需的磁場分布和強度。

磁路材料選擇：選擇合適的磁路材料，如矽鋼片等，以減小磁阻和提高磁路的導(dǎo)磁性能。

磁路的熱效應(yīng)考慮：考慮磁路在工作過程中的熱效應(yīng)，確保磁路材料在工作溫度下能夠保持良好的磁性能。

設(shè)計永磁電機的磁路需要綜合考慮以上因素，利用專業(yè)的設(shè)計軟件和仿真工具進行分析和優(yōu)化，以確保磁路的性能和效率。同時，需要不斷進行實驗驗證和調(diào)整，以獲得最佳的磁路設(shè)計方案。

永磁組件的磁路設(shè)計確實具有一定的復(fù)雜性和難度。磁路設(shè)計需要考慮永磁材料的特性、磁路的形狀和尺寸、磁場分布等因素，以確保在設(shè)定的工作條件下獲得所需的磁場強度和分布。此外，磁路設(shè)計還需要考慮到磁路的閉合性、磁導(dǎo)率、磁阻等因素，以獲得良好的磁路性能。

因此，永磁組件的磁路設(shè)計需要有一定的專業(yè)知識和經(jīng)驗，對永磁材料和磁路設(shè)計原理有深入的了解。同時，借助計算機輔助設(shè)計軟件和仿真工具，可以幫助工程師更好地進行磁路設(shè)計和優(yōu)化?？偟膩碚f，永磁組件的磁路設(shè)計具有一定的難度，但通過專業(yè)的技術(shù)和工具支持，可以有效地完成設(shè)計任務(wù)。

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目前，新能源市場上，主流的電動車的驅(qū)動電機，基本上有兩種，一種是永磁同步電機，另一種是感應(yīng)異步電機；那他們的構(gòu)造和工作原理以及他們的區(qū)別是什么呢？

首先我們先說一下，永磁同步電機

永磁同步電機結(jié)構(gòu)組成：

主要包括定子、轉(zhuǎn)子和端蓋等部件，其中定子由定子鐵芯和三相定子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，根據(jù)永磁體安裝位置的不同，可以分為表面突出式永磁轉(zhuǎn)子、表面嵌入式永磁轉(zhuǎn)子和內(nèi)埋式永磁轉(zhuǎn)子等。

工作原理：

當(dāng)三相定子繞組通入正弦交流電后，會產(chǎn)生一個以通電頻率為角速度的旋轉(zhuǎn)磁場，并與轉(zhuǎn)子上的永磁體相互作用，由于定子在定子槽中固定不動，所以轉(zhuǎn)子在磁場力的作用下開始旋轉(zhuǎn)，最終與旋轉(zhuǎn)磁場的速度同步。

永磁同步電機的應(yīng)用和優(yōu)缺點。

永磁同步電機的轉(zhuǎn)速范圍在4000rpm-15000rpm左右，基本能夠滿足新能源汽車的所有工況需求，并且還具備尺寸小，重量輕、能量轉(zhuǎn)換效率高和功率密度高等優(yōu)點，一般情況下，搭載永磁同步電機的車型能夠擁有較長的續(xù)航里程。但此種電機的永磁體需要采用釹鐵硼等稀土材料，成本相對較高，此外，永磁體在高溫下可能會發(fā)生退磁現(xiàn)象，因此對汽車的冷卻系統(tǒng)提出了一定要求。

講完了永磁同步電機，我們下面再來說一下 感應(yīng)異步電機。

感應(yīng)異步電機的結(jié)構(gòu)：

感應(yīng)異步電機主要包括定子、轉(zhuǎn)子、軸承、機殼和端蓋等部件，其中定子由定子鐵芯和三相定子繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由纏繞線圈的鐵芯構(gòu)成，根據(jù)纏繞方式不同，主要分為繞線式轉(zhuǎn)子和鼠籠式轉(zhuǎn)子。

工作原理：

當(dāng)三相定子繞組通入正弦交流電后，會產(chǎn)生一個以通電頻率為角速度的旋轉(zhuǎn)磁場，此時轉(zhuǎn)子中的線圈因為切割感應(yīng)線而產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生感應(yīng)磁場，在磁場力的作用下，轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)，由于轉(zhuǎn)子始終需要切割磁感應(yīng)線，所以它和旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速并不同步，因此被稱為“異步”。

感應(yīng)異步電機的應(yīng)用和優(yōu)缺點：

感應(yīng)異步電機的轉(zhuǎn)速范圍在9000rpm-15000rpm左右，基本能夠滿足新能源汽車的所有工程需求。與永磁同步電機相比，感應(yīng)異步電機的轉(zhuǎn)子不需要稀土材料，制造成本相對較低，并且其在高轉(zhuǎn)速工況下表現(xiàn)更加出色，適合那些注重性能的車型，單式感應(yīng)異步電機的功率密度和能量轉(zhuǎn)換效率不算太高，一般情況下，搭載此種電機的車型續(xù)航里程相對較短。

通過上面的介紹給大家總結(jié)一下他們兩者的優(yōu)缺點：

永磁同步電機：

優(yōu)點：尺寸小，重量輕、能量轉(zhuǎn)換效率高和功率密度高（搭載該電機車子 續(xù)航一般都不錯）

缺點：成本相對較高（需要釹、鐵、硼等稀土材料），高溫下可能會發(fā)生退磁現(xiàn)象（動力會衰減）。

我國稀土資源相對豐富，所以目前大部分國產(chǎn)新能源基本都是使用，永磁同步電機。

感應(yīng)異步電機：

優(yōu)點：制造成本相對較低，高轉(zhuǎn)速工況表現(xiàn)出色，常用在性能電動車上。

缺點：功率密度和能量轉(zhuǎn)換效率不算太高，單位功率能耗大，一般續(xù)航不會太好。

目前性能電動車基本都會搭載感應(yīng)異步電機，如特斯拉model s，蔚來ES8等車型。

當(dāng)然，新能源電動車的驅(qū)動電機還有其他種類，如有刷和無刷直流電機，但因為他們震動大，耐久性差等原因?qū)е禄炯矣秒妱悠嚥粫褂?，所以目前基本上，家用電動汽車?qū)動電機基本上就是只有，上面給大家說的，永磁同步電機和感應(yīng)異步電機這兩種。

1.1永磁同步電機簡介

永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代。永磁同步電機的運行原理與普通電勵磁同步電機相同，但它以永磁體勵磁替代勵磁繞組勵磁，使電動機結(jié)構(gòu)更為簡單，降低了加工和裝配費用，同時還省去容易出現(xiàn)問題的集電環(huán)和電刷，提高了電動機運行的可靠性。由于無需勵磁電流，沒有勵磁損耗，提高了電動機的工作效率。

1.2永磁同步電機結(jié)構(gòu)

如下圖1所示，永磁同步電機主要部分為：轉(zhuǎn)子、定子、端蓋等部件。下圖2是PMSM的實物圖。

PMSM的定子主要指定子繞組和定子鐵芯兩部分。定子繞組目前有分布式和集中式兩種結(jié)構(gòu)。分布式繞組與異步電動機的定子多相交流繞組相似，一般希望分布在定子槽中的定子繞組產(chǎn)生的理想磁通勢為正弦波，然而實際繞組不會產(chǎn)生理想的正弦波。定義每極每相繞組槽數(shù)q=Z/(2 * np * m)，Z為定子槽數(shù)，np為電動機極對數(shù)，m為電動機定子繞組相數(shù)。

PMSM的轉(zhuǎn)子主要包括永磁體、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)軸、軸承等。傳統(tǒng)的電網(wǎng)供電異步啟動永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子會安裝有籠型繞組，現(xiàn)代變頻調(diào)速用永磁同步電動機通常不會安裝轉(zhuǎn)子繞組。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子鐵芯中的位置可以劃分為表面式與內(nèi)置式PMSM。表面式PMSM又可以劃分為表貼式與插入式兩種結(jié)構(gòu)。見下圖3、圖4、圖5所示。

1.3 表貼式電機 VS 內(nèi)置式電機

• 表貼式電機：結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、轉(zhuǎn)動慣量小，在恒功率運行范圍不寬的三相PMSM和永磁無刷直流電機中得到廣泛的應(yīng)用。表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的永磁磁極易于實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計，能使電機的氣隙磁密波形趨于正弦波分布，進而提高電機的運行性能?！?strong>永磁體直接暴露在氣隙磁場中，容易退磁，弱磁能力受限】PS：Ld = Lq
• 內(nèi)置式電機：可充分利用轉(zhuǎn)子磁路不對稱所產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，提高電機的功率密度，使得電機的動態(tài)性能較表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有所改善，制造工藝也較簡單，但漏磁系數(shù)和制造成本都較表貼式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)大。【有利于弱磁升速，易于提高電動機高速旋轉(zhuǎn)的安全性】。PS：Ld<Lq

為什么表貼式和內(nèi)置式d、q軸電感不同？

對于永磁性材料，它的磁導(dǎo)率與空氣相同，而不是與鐵磁性材料相同?？梢赃@么來理解這個事實，鐵磁性材料相當(dāng)于電導(dǎo)率高的電阻，空氣相當(dāng)于電導(dǎo)率很低的電阻，而永磁性材料則相當(dāng)于電流源。電流源內(nèi)阻很大，因而電導(dǎo)率很低；然而它會發(fā)出電流。永磁性材料相對磁導(dǎo)率很低，然而它能產(chǎn)生磁通。在戴維南定律中，電流源相當(dāng)于開路，電導(dǎo)率接近于0，因此就不難想象在磁路中為什么磁鋼相當(dāng)于空氣了。

圖(a)是內(nèi)嵌式永磁同步電機，即凸極永磁同步電機，圖(b)是表貼式永磁同步電機，即隱極永磁同步電機。電機的d軸和q軸是一個很重要的概念，他們是相對于轉(zhuǎn)子而言的。對于電機來說，d軸即轉(zhuǎn)子磁鋼磁極所在軸線，方向是從S極指向N極。q軸與d軸垂直，方向逆時針沿d軸轉(zhuǎn)過90度。說是凸極隱極，其實是根據(jù)d軸和q軸的同步電感來確定的。發(fā)現(xiàn)了嗎？內(nèi)嵌式永磁同步電機里頭d軸方向的用鐵量比較少，因為除了空氣氣隙，還有永磁體占用了一定空間。永磁體磁導(dǎo)率相當(dāng)于空氣！而q軸除了空氣氣隙就是鐵了，用鐵量比d軸要多，所以d軸電感小，q軸電感大。而隱極的磁鐵是在空氣隙里頭的，d軸方向和q軸方向用鐵量一樣多。所以d軸和q軸的電感相等?！緛碓矗簶肥濉?/p> ]]>