卡车之家

来卡车之家App

看一手行业资讯内容>>
立即打开
返回

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

2022-09-13 04:00:00 杨昊

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

【卡车之家 原创】不少老司机一定知道,燃油卡车上的三大件分别是发动机、变速箱、后桥,通过它们之间不同的组合和搭配,可以打造一台适合自己工况的车型。但是在选择电动车型时,三电系统让很多老司机“望而却步”,首先是因为技术不了解,其次就是不知道应该如何选择。

在我们翻越纯电动车型的配置单时,会发现有一个词汇的出现频率特别高,它就是永磁同步电机,和我们柴油机一样,永磁同步指的是这款电机所采用的路线和原理。那么为何有大量的车型都在装配永磁同步电机呢?今天我们就为卡友来揭开电机系统神秘的“面纱”。

永磁同步电机 三相异步电机

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

永磁同步电机

什么是永磁同步电机?简单的解释就是永磁同步电动机的启动和运行是由定子绕组、转子鼠笼绕组和永磁体这三者产生的磁场的相互作用而形成。如果拆开来看,永磁同步电机是以永磁体作为提供的励磁,省去了集电环和电刷一类的零部件,其核心部件为定子、永磁材料、转子鼠笼导条、转子铁芯、机座和端盖等零部件构成。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

和传统感应电机相比,因为其构造相对比较简单,所以间接提升了永磁同步电机长期使用下的可靠性,同时由于无需使用传统的励磁电流,没有励磁损耗,所以其效率和功率密度都比较可观。同时由于转子为永磁体,所以永磁同步电机几乎不会产生铜耗(转子绕组产生的电流发出的热量),所以本体升温较慢,正因如此,永磁同步电机是目前商用车领域装车最大的电动机之一。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

三相异步电机

而什么又是三相异步电机呢?在永磁同步电机大规模装车之前,三线异步电机是商用车行业最常使用的电机之一,它是感应电动机其中一种,是靠接入380伏的三线交流电流供电的电动机,其转子和定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速旋转,进而产生转差率。同时与磁场产生相互作用进而产生电磁转矩,实现能量变换。

虽然整体性能要强于单向异步电机,但是于永磁同步电机相比,三相异步电机虽然可以提供更大的功率,但是同功率下其体积更大,同时调速比较困难,而且在运行过程中会产生一定的铜耗,导致三相异步电机升温快,发热多等缺点。所以自永磁同步电机问世之后,随着技术不断升级,三相异步电机在商用车市场的占有率逐年下降,目前仅为10%左右。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

这两种电机虽然内部还有较多分类,但是在这里我们不再赘述,我们卡友只需知道,目前这两种电机覆盖了国内主流商用车领域,其中永磁同步电机的市场占有率更是高达90%左右。而在成本方面,永磁同步电机由于需要安装永磁体,所以大概会比三相异步电机高出10-20%左右的价格。现在可以知道,在卡友参看车辆参数时,发现纯电动轻中重卡全部大规模永磁同步电机这一设计也就不再困惑了。

永磁同步电机虽好 但是使用仍需谨慎

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

虽然永磁同步电机是目前商用车领域的“主力军”,但是据经常驾驶纯电动卡车的卡友反馈,自己在用车过程中偶尔会发现电机乏力,甚至会出现罢工的场景。不同于柴油车,电机一旦出现问题,大多数卡友束手莫测,而经过和一汽解放轻卡九运服务站的工程师了解到,我们日常在使用永磁同步电机时要注意以下几点问题。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

先看原理,由于永磁同步电机内部设计有永磁体,所以永磁材料在受到振动、高温、过载电流的长期影响下,可能会导致其磁能下降,发生退磁现象,可能会永久降低永磁同步电机的性能,除非更换永磁体,所以是不可逆的现象。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

所以在用车过程中,首当其冲的就是避免超载,因为在超载状态下,不论是爬坡、起步、长距离行驶,电机都需要承受更大的电流负荷,这样会大幅降低电机寿命,不要以为电机扭矩大、提速快,就以为4米2电动轻卡可以拉十吨货,这是错误的思维。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

其次,也要避免经常急加速、急减速,因为在这个过程中,电机会消耗大量的电能,然而其能量转化率并不能达到100%,所以会出现电机因为温度上升、过热等问题,轻则导致加速性能下降,重则可能导致电机因过热而罢工。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

同时,由于现在的永磁同步电机大多为水循环冷却设计,所以在日常行驶的时候,我们卡友依然是要定期检查车辆的冷却液液位的,如果冷却液液位过低、冷却液变质,就会出现电机系统散热差,异常高温等现象,同样会导致电机系统性能下降等问题。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

最后,虽然目前大多数永磁同步电机为IP68级防水防尘设计,但是在经过长期日晒雨淋后,密封性可能会有所下降,所以在经过水深达到或超过30cm的路段时,尽量缓慢匀速通过、切忌涉水过深或者高速通过。

传统桥和电驱桥之间的优劣

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

除了如何使用之外,在我们卡友选车的时候,会发现有的车型将电机布局在传动轴区域(传统桥),有的车型将电机直接布局在驱动桥上方(电驱桥),那么这两种布局形式,谁更适合我们日常驾驶呢?谁又拥有更高的行进效率呢?

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

我们先说传统桥,简单来说,传统桥就是将原先传统能源的发动机总成,更换为了驱动电机总成,其拥有传动轴、差速器等相关零部件,本质上就是利用燃油车的底盘结构升级而来,目前路上行驶的、几年前制造的电动轻卡,大多采用这种驱动结构。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

传统桥的优劣势很明显,先说优势,由于脱胎于油车底盘,所以整体结构改动不大,零部件通用化程度较高,历经多年时间发展,这样的底盘技术也相对成熟。不过缺点也同样明显,传统桥由于需要更多的底盘零部件,所以传动效率相对电驱桥而言略低,同时也因为零部件较多,所以底盘重量略重一些。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

再来看电驱桥,电驱桥是近两年来卡车圈的“新鲜”物件儿,其原理可简单理解为将电机直接集成在车辆后桥区域内,取消了原先的传动轴等零部件设计,同时在后桥集成了减速机构、差速器、电机以及车桥,实现了一体化,目前卡车行业中,部分较为高端的纯电动车型或者Van等厢式运输车会大量搭载这一设计。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

电驱桥由于问世时间较短,目前虽然有一定优势,但是也有相对的缺点,我们先说优势,首先电驱桥省去了部分底盘零部件,所以整车的重量得到更高的控制,并且还能得到更大的底盘空间,可以容纳更大容量的电池组设计,提升续航表现。同时由于集成在后桥,所以电驱桥的传动效率相比传统桥更高。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

缺点方面,由于高度的集成化设计,因重载、超载问题更容易导致电机过热,进而提升电驱桥的故障率,并且结构相对紧凑,在维修时不如传统桥方便。同时由于车桥自身体积较大,车辆的通过性不如传统桥车型,最后则是电驱桥由于技术差异和面世时间较短,电驱桥的零部件通用性相对较低。

什么是永磁同步电机? 电机竟有这么多学问!传统桥和直驱桥谁更香

正因如此,目前商用车电驱桥更加适合于轻载、标载,同时路况相对良好的区域行驶,所以常见于特斯拉SEMI卡车以及城配运输中一些小卡和微面车型之上。而传统桥拥有更成熟的设计,能够更加从容的应对各种路况的挑战,所以在重载、满载以及较为恶劣的工况下比较常见,比如我们的电动自卸车、电动渣土车以及4米2蓝牌和6米8等车型之上。

●  编后语

综合来看,目前在商用车领域中,永磁同步电机目前占据主导位置,其各项优势显而易见,不过我们卡友在日常使用的过程中仍需要对电机加以爱护,避免让电机提前发生不可逆的“早衰”。

而在电驱桥和传统桥之间,目前很难界定谁更优异,只能说在不同的工况下,两者各有千秋,据服务站工程师介绍,未来这两种驱动形式将负责不同的“战场”,针对不同的细分领域持续发力。各位卡友还有任何关于电机想要了解的问题和知识吗?可以在评论区留言,我们继续讨论。(文/杨昊)

点击阅读全文
车桥悬挂新能源驱动电机
打开APP,看更多精彩内容

电动轻卡报价

解放 J6F 4.5T 4.21米单排纯电动厢式轻卡(CA5040XXYP40LBEVA83)82.43kWh
解放 J6F 4.5T 4.21米单排纯电动厢式轻卡(CA5040XXYP40LBEVA83)82.43kWh
18.9万元
打开APP,看更多精彩内容