感應電機的定義

感應電動機(Asynchronous Machine)又稱為交流異步電動機，即可轉動的導體——轉子置于旋轉磁場中，在旋轉磁場的作用下，獲得一個轉動力矩而轉動。

異步電動機的轉子是可轉動的導體，定子是電動機中不轉動的部分，主要任務是產生一個旋轉磁場。旋轉磁場并不是用機械方法來實現。而是以交流電通于數對電磁鐵中，使其磁極性質循環改變，故相當于一個旋轉的磁場。

通過定子產生的旋轉磁場與轉子繞組的相對運動，轉子繞組切割磁感線產生感應電動勢，從而使轉子繞組中產生感應電流。轉子繞組中的感應電流與磁場作用，產生電磁轉矩，使轉子旋轉。

當轉子轉速逐漸接近同步轉速時，感應電流逐漸減小，所產生的電磁轉矩也相應減小，當異步電動機工作在電動機狀態時，轉子轉速小于同步轉速。

轉子的轉速總是慢于定子旋轉磁場的轉速，因此表現為異步運行。由于存在轉差率，導體在磁場內做切割磁感線運動，并在導體內產生感應電流，“感應電機”的名稱由此而來。

這種電動機依據所用交流電的種類有單相電動機和三相電動機，代表車型有Telsa以及蔚來ES8等車型。

感應電動機/交流異步電動機

感應電動機的應用

異步電動機主要用作電動機，其功率范圍從幾瓦到上萬千瓦，是日常生活中應用最廣泛的電動機，為成千上萬的機械設備和家用電器提供動力。

工業方面，例如機床、軋鋼設備、風機、水泵和礦山機械等，絕大部分都采用三相異步電動機拉動；

家庭生活方面，電風扇、洗衣機、電冰箱、空調器等家用電器中則廣泛使用到了單相異步電動機。

異步電動機在電動車中應用最為廣泛，相比直流電動機，它的轉速適應范圍更廣，可以滿足車輛高速巡航的需求。

異步電動機實現動能回收也更為容易。車輛滑行或制動時，車輪反拖電動機轉動，在這個工況下，電動機可進行發電并將電能回收到電池中，以此延長車輛的續航里程，也就是我們經常說的動能回收。

特斯拉異步電動機

特斯拉MODEL S采用的就是異步電動機。之所以選用異步電機是因為他的抗干擾能力以及高速弱磁區奔跑能力比較強，功率雖然大，結構簡單，工作可靠。特斯拉感應電機轉子專利技術與焊接鼠籠技術方案相同，將銅條插入了轉子槽中，

特斯拉制造了一組表面鍍銀的銅質楔子，將這些楔子插入了銅條端部的間隙之中，這樣一個機械構造的端環就制造完成。插完楔子之后，在楔子和銅條之間進行焊接，這個焊接要求比焊接方案中端環的感應釬焊成本、難度都低多了。焊接之后，再在兩端箍上禁錮環，這個專利用巧妙的方案完成了低成本、高效率的銅芯轉子制造，堪稱特斯拉的核心技術之一。

單向感應電動機的工作原理，定子通常含有兩個繞組，轉子為籠型，大多數單相感應電機是單向運行的，這是因為它們在設計時被設為單方向旋轉。

三相感應電動機是由定子繞組形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流的磁場相互作用而產生電磁轉矩驅動轉子旋轉的交流電動機，屬于感應馬達的一種。

對大部分不需調速的風機、泵類負載，采用交流調速后，可以大幅度節能，因而對感應電動機進行調速、節能的研究具有重要意義。

感應電機的優缺點

(1) 優點

從結構大小來看，由于感應電機不需要電刷，所以感應電機結構緊湊、體積小、質量輕，與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高、重量約要輕一半左右，對整車輕量化能做出不小貢獻；

從性能方面來看，感應 電機很能夠實現超過10000r/min的高速旋轉，低速時有高高轉矩，以及寬泛的速度控制范圍，功率容量覆蓋面很廣，可以從零點幾瓦到幾千瓦不等；

從制造成本來看，感應電機制造成本低而且可靠性高，逆變器即便損壞而產生短路時也不會產生反電動勢，所以不會出現急剎車的可能性；

(2) 缺點

功率因數滯后，運行時必須從電網吸收無功電流來建立磁場；控制復雜，易受電機參數及負載變化的影響；調速性能差，調速性能差。

和感應電動機一樣常用的是永磁無刷同步電動機。豐田的Prius系列，奧迪混動Q3和寶馬I3使用的就是永磁同步電機。

永磁(無刷)同步電動機的定義

永磁同步交流電機(Permanent magnent Synchronous Machine)是在制造電機轉子時加入永磁體，使電機性能得到進一步提升。同步指的是轉子的轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。通過控制電機電子繞組的輸入電流頻率控制電機的轉速，進而達到控制車速的目的。

永磁電機定子的永磁材料一般采用“釹鐵硼”稀土合金，這種材料的磁能量密度最高。但在高溫時，磁性會發生不可逆轉的衰退，因此，永磁電機的溫度必須控制在150℃以下，在電動機上一般采用強制水冷的方式對永磁材料進行冷卻。

永磁同步電機

永磁同步交流電機的優缺點

(1) 優點

從性能角度而言，永磁同步交流電機具有較高的功率密度和轉矩密度，能夠為電動車提供最大的動力輸出和加速度。加上永磁同步交流電機體積小、效率高、能量回饋制動技術高效，可以減少剎車片的磨損，從而增加汽車續駛里程；

從設計角度而言，永磁同步交流電機采用全數字化和模塊化結構設計，使得驅動器接口靈活，控制能力強，便于操作；

從維護角度而言，采用永磁無刷電機作為驅動元件的電動汽車驅動系統構簡單牢固、易于維護，運行和維修成本低。

(2) 缺點

從成本角度而言，永磁同步電機的造價加高，整套控制系統成本高，且不易裝配；

從耐溫角度而言，永磁材料在震動、高溫和過載電流的環境下，導磁性能會發生較大的退化，導致永磁電動機的性能下降，嚴重的將損壞電動機。

總結 交流異步電動機和永磁同步電動機的參數比較

我們將交流異步電動機和永磁同步電動機的參數匯總起來，形成如下對比表格。通過參數對比可見，交流異步電動機主要的應用市場在純電車型，而永磁同步電機則更適合混合動力車型，這也實際體現在各家主機廠的量產選擇上。

審核編輯：劉清