車輛作為一種重量以噸計的交通工具，它龐大的體型需要極大的動力驅動才能正常行駛在道路上，燃油車型是通過發動機消耗燃油來提供車輛行駛的動力源，純電動車型則是由驅動電機消耗電量為車輛提供行駛的動力源，兩者的目的都是讓車輛能夠“動”起來。今天，我們就來聊聊純電動車型所搭載的驅動電機是如何驅動車輛行駛，且驅動電機都分為哪幾種類型呢？

【電機工作原理】純電動車儀表盤上轉速是哪來的？

我們都知道，燃油車型都會搭載一臺發動機，燃油在發動機內部經過燃燒得到驅動車輛行駛的動力，本質上來說這是化學能轉化為內能，內能再轉化為機械能的過程。純電動車型因為搭載的是驅動電機，它是將電能轉化為機械能來驅動車型行駛，那么驅動電機是如何用電讓車輛動起來的呢？這里就要著重聊聊驅動電機內部的定子和轉子了。

【資料圖】

從結構上來說，驅動電機主要由定子和轉子共兩大部分構成。顧名思義，定子中的“定”說明它是被固定在驅動電機內部不動的硬件結構，定子主要由定子鐵心、定子繞組和機座等零部件組成，定子繞組是纏繞在定子鐵心上的大量金屬線束，定子鐵心則被固定在機座上，定子的整體結構呈現為中空的圓柱造型。

通俗點來講，定子就像是放風箏時用到的線輪，風箏線相當于是定子繞組，線輪中央能用手握住的部位就是定子鐵心，而我們握線輪的手代表的是具有固定作用的機座。轉子主要是由轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等零部件構成，它被放置于定子圓柱型內部的中空位置，如果繼續以放風箏的線輪作比喻的話，它則是線輪上可以轉動的手柄部分。

從轉子的字面意思可以看出，其中的“轉”代表了它是可以動的，并且在正常工作狀態它還會高速旋轉，這和靜止不動的定子形成了鮮明的對比。此時就要劃一個重點了，可能有些小伙伴們之前會有個疑惑，純電動車沒有發動機為什么儀表盤上會顯示轉速呢？這里的轉速其實就是驅動電機在工作時轉子旋轉的速度。

聊到這里可能小伙伴們又疑惑了，驅動電機沒有像發動機那樣相對復雜的內部結構，更沒有燃燒燃油的做工方式去驅動活塞上下運動，最終為車輛提供行駛的動力源，但是定子固定在那處于靜止的狀態，轉子到底是如何轉動起來的呢？

一般而言，為驅動電機通入電流后，在驅動電機的內部會形成一個電磁場，轉子因為電流的通入也會成為一個電磁體，在同極相斥、異極相吸的磁性影響下，轉子便會轉動起來，以此輸出扭矩為車輛提供行駛所必須的機械能。繼續用放風箏的線輪作比喻，放風箏的人吃飽喝足有力氣了，用手去搖動放線、收線時要用到的手柄，其實吃飽喝足就可以看作是車輛在充電，用手搖動手柄則是為驅動電機通電后，所形成的電磁場在驅動轉子轉動。

【直流電機】道光皇帝剛登基 電機就被發明了？

雖然驅動電機都是在電磁場的作用下才有了自身的一番作為，但不同類型的驅動電機它內部的結構是不完全相同的，近些年純電動車市場中驅動電機根據類型的不同，主要分為直流電機、交流異步電機和永磁同步電機。

電動機最早被當做模型來演示電能轉化為機械能的時間，說出來可能小伙伴們會不太相信，早在清朝時期道光皇帝剛剛登基的道光元年，也就是當時西方19世紀初期的1821年，電動機的概念不僅被探索了出來，甚至電機的模型都已經被制作了出來。

接著在11年后的1832年，史上第一臺原始型旋轉磁極式直流發電機正式問世，這也是后來我們所說的直流發電機的鼻祖。自1832年之后，發電機和電動機被認為是兩種沒有關聯的行業在各自發展，直到1970年兩者互為逆變的關系才被廣泛認同，自此之后直流電機便開始了飛速的發展。

值得一提的是，如今的車輛上如果同時搭載有驅動電機和發電機，那么在標識上分別會用字母M和G進行區分，其中M是電動機英文Motor的縮寫，G是發電機英文Generator的縮寫，這樣的書寫有利于分清電機用于何種作用。

直流電機的發展時間雖然在三種驅動電機中是最長的，但因為它的內部使用的是固定式環狀永磁體定子，而且使用的是無法改變電流方向的直流電流，通電后沒有磁性的轉子便就成了正負極固定的電磁體，按照電磁場的磁性規則來說，轉子只能旋轉半圈就會呈現出靜止的狀態，為了能讓轉子不間斷的旋轉下去，這就必須要加裝一項額外的裝置—換向器（電刷）。

這項裝置改變通過轉子的的電流方向，最終的目的是讓轉子不停的旋轉下去，不過因為它需要進行定期的維護，由于制造電刷所使用的材質原因，甚至可能存在有因摩擦產生火花并引發自燃的安全隱患，所以從安全性和實用性等方面考慮，在汽車市場中除了早期的純電動車型會使用直流電機，如今已經沒有什么車型在使用它了。

這就像是買了線輪去放風箏老是出毛病，一會手柄搖不動了，一會線被卡在了線輪上，各種各樣的問題需要浪費時間去解決，那么整個放風箏的經歷那確實是會讓人非常鬧心。

雖然現在市場上也有無刷直流電機，這種類型的電機是在有刷電機的基礎上進行了改進，但這也導致其內部的結構更加錯綜復雜，越復雜代表著故障率會隨之提升，售價方面也是遠遠高于有刷直流電機的價格，所以從制造成本和實際使用等角度考慮，這類驅動電機并不是裝配于車輛上的最佳選擇。

最重要的是搭載直流電機的車型，因為驅動電機使用的都是直流電，自身并沒有裝配逆變器等裝置，所以車輛也就不能實現制動剎車帶來的能量回收功能，再加上它對轉矩控制的精度較差，這些都是直流電機逐漸在汽車市場中沒落的重要原因。

【電機命名規律】直流電/交流電 還有永磁電？

在如今的純電動車市場中，常見的主流車型大多使用的是永磁同步電機或交流異步電機。從兩者的命名來看，他們分別帶有一個同字和一異字，如果從字面意思理解這是一組反義詞，但放在驅動電機命名中并不是兩者完全不同的意思，恰恰相反永磁同步電機和交流異步電機在正常工作時使用的都是交流電，它們都屬于是交流電機。

其實同步和異步的解釋很好理解，雖然定子的位置是固定不動的，但是在電流的驅使下，它的電磁場是在不斷轉動的，此時定子和轉子可以看做是兩塊具有磁性且能夠不斷轉動的磁鐵，兩塊磁鐵的磁極以正-負-正的環狀順序相互吸引，轉子這才能不斷的轉動為車輛提供動力輸出。所以結論是兩塊磁鐵在轉動時，對應的電磁場也在不斷轉動，如果定子和轉子的電磁場能始終保持在同一轉速，它就可以被稱為同步電機，反之轉速不能保持一致便是異步電機。

可能小伙伴會認為交流異步電機的“交流”二字，首先想到的是因為驅動電機使用了交流電的關系，其實這樣望文生義的想法是有些錯誤的，如果這里的“交流”代表的是交流電，那么永磁同步電機中的“永磁”代表的是永磁電？物理學中可沒有這種奇怪的電流術語。

這里的永磁和交流共兩個詞匯，其實說它們代表著轉子的磁性來源更確切些。因為在永磁同步電機中，組成轉子所使用的材料是一塊本身就具有磁性的永磁體，所以就把永磁二字當做其名稱前綴；在交流異步電機中組成轉子所使用的材料是不具有磁性的，必須為驅動電機通入電流后轉子才能看作是一塊具有磁性的電磁體，因為通入的電流屬于交流電，所以就把交流二字當做了這類驅動電機名字的前綴。

【永磁同步電機】快穩準才是王者？

如果有心觀察的話，能夠發現不少售價較高的中高端車型，還有一些被烙上性能標簽的純電動車型，特別是歐美國家車企旗下的車型，更加傾向于搭載使用交流異步電機，售價相對較低的低中端車型，特別是國產品牌旗下的車型，大多搭載的是都是永磁同步電機，為何會出現這樣的情況呢？

聊這個問題之前，在這里要先提前說下兩者的價格問題，因為制作永磁體需要價格較高的原材料，所以在假設在數據參數相同的條件的前提下，永磁同步電機的整體價格相對交流異步電機來說是要稍高一些的。

為什么成本相對更高，永磁同步電機反而在市場中的占有率更高呢？假設在數據參數相同的條件下，永磁同步電機的整體體積相對更小些，體積小代表著驅動電機有著更好的裝車兼容性，反過來說當驅動電機的大小保持一致時，交流異步電機的動力輸出相對會差些。

再者轉子磁場和定子磁場的轉動速度是保持一致的，驅動電機對扭矩輸出的控制會更加精準，而且現在的汽車市場推出的產品，主要是以年輕人的取向進行設計的，那么體積小、動力強和動力輸出精準等優勢，恰好也符合年輕的開車風格。

除此之外，永磁同步電機因為轉子屬于是永磁體，它不需要通電就已經具備了磁場，當車輛啟動后轉子能夠更快的進入到正常工作狀態，第一時間就可以扭矩輸出調整至最大工況。再者因為永磁體本身具有磁場，也就不再需要線圈繞組了，這也就避免了因為線圈電阻帶來的電耗問題，所以永磁同步電機的能量轉化率相對更高些，再加上體積小的天然優勢，相對來說搭載這種類型的驅動電機在能耗方面也頗具競爭優勢。

以上種種的優點，或許才是市場中大多數主流純電車型扎堆使用永磁同步電機的原因，不過萬物有利必然也有弊，永磁同步電機也有著一些天生的缺點。正所謂成也蕭何敗也蕭何，永磁體的使用雖然帶來了不少競爭優勢，但它本身的結構強度有些偏硬偏脆，如果遇到一些劇烈振動或是意外碰撞事故，永磁體可能就要面臨破碎的風險了。

同時永磁體在高溫環境時，它自身的磁性會逐漸消退，這也被稱為不可逆式退磁。所以搭載永磁同步電機的車型，如果驅動電機處于長時間高負荷，甚至是過載的狀態下持續運行，那么可能就會造成驅動電機內部溫度升高，最終的后果可能會導致永磁體失去磁性，驅動電機再也無法進行正常工作。

【交流異步電機】持久才是王道

或許是永磁同步電機高溫退磁的原因，所以一些主打性能的純電動車型，大多都使用的是交流異步電機。因為交流異步電機內部并沒有永磁體的存在，只要將驅動電機的溫控系統做好，也就不必擔心退磁的現象發生，所以搭載這類驅動電機的車型，可以長時間以高功率的模式輸出動力。

不過交流異步電機的轉子纏繞有大量繞組線圈，在電阻的作用下會產生銅耗現象，即銅材料制成的線圈因為電阻的原因，導致電量的額外損耗并產生熱量，所以它的能量轉化率會低于永磁同步電機。

再者，因為交流異步電機的轉子本身是沒有磁性的，必須通入電流后轉子才能具有電磁場，所以當車輛啟動為驅動電機通電后，電流流經轉子后形成電磁場，等到轉子具有電磁場后，才能在定子電磁場的作用下旋轉做工，經歷這一系列過程也就意味著在起步時，車輛的扭矩輸出相對搭載永磁同步電機的車型會稍弱些。

寫在最后：

不管純電動車型是不是新能源汽車領域發展的最優解，但不可否認的是純電動車已經成為了當下市場中的主流產品，而永磁同步電機和交流異步電機則趁著風口，成為了純電動車市場中炙手可熱的佼佼者，直流電機則被淹沒在時代的潮流中，退出了汽車市場這一舞臺。下期內飾，我們繼續一起聊聊驅動電機的安裝位置，將電機和輪胎合二為一的設計，你聽說過嗎？