新能源汽车当道 电动机的基本原理是什么？

过去，燃油车是时代主流，在燃油车上，内燃机以其强大的动力、广泛的燃料供应网络以及相对成熟的技术体系，占据了汽车动力系统主导地位长达一个多世纪。在这一时期，发动机一直是消费者购车时关注的焦点。人们不仅对其“心脏”般的地位有着深刻的认识，还对它的工作原理、性能指标乃至维护保养有着较为全面的了解，排量、气缸数量、排列形式、进气形式等等，很多老司机都可以如数家珍。

然而，在新能源汽车逐渐成为未来出行新趋势的背景下，电动机——这一电动车的动力源泉，却并未像发动机那样被大家所熟知。多数人对电动机的基本原理、类型及其特点知之甚少，这无疑阻碍了电动车市场的进一步普及与发展。实际上电机在生活中更常见，小时候玩耍的四驱车，还有家家都有的电风扇等等家用电器上，都有各种各样电动机的影子，可以说是无处不在，只不过大家平时不太注意到而已。

电动机在汽车上一直很常见，比如电动调节座椅、空调系统、启动机、雨刮器等等，都是各种各样的电机在驱动，只不过在燃油车上的电动机都不参与驱动，所以存在感很低。现如今电动汽车来势汹汹，电动机开始成为驱动力的来源，辅助发动机甚至替代发动机，那教授认为大家就有必要了解下电动机的基本原理和构成了，接下来的内容我们以汽车常用的驱动电机为主。

先来了解下电动机的基本工作原理，发动机是将燃料中的能量转化为机械能，电动机就是将电能转化为机械能，所以简而言之，电动机就是一种将电能转换为机械能的装置。其核心原理基于电磁感应定律和洛伦兹力原理（高中物理课本上大家应该都有过接触），简单来说，就是通过电流在磁场中受到的力（即安培力）来驱动转子旋转，从而实现能量的转换。

内燃机的转化过程是，燃料燃烧推动活塞做功，然后活塞的上下运动通过曲柄连杆机构转变成输出轴的扭矩，当然内燃机还有汪克尔发动机等其它形式，不做过多讨论。那电动机的基本工作过程就是，电生磁、磁生力，最后力驱动输出轴转动，变成驱动所需要的扭矩。

按照电源类型来分，电动机一般分为直流电机和交流电机两大类型，前者几乎已经不再出现于汽车驱动系统中了，因为直流电机相对来说可靠性比较差，效率也不高，而且直流电机无法实现新能源汽车上“必备”的制能量回收，所以现在电动汽车基本不采用直流电机作为驱动，直流电机主要应用在场景是在玩具车、两轮、三轮电动车上。

那现在电动汽车上常见驱动电机都是交流电机，而交流电机又可以分为永磁同步电机和交流异步电机。永磁同步电机采用永磁材料作为转子磁场源，无需外部励磁装置，因此减少了励磁损耗，提高了电机的效率。根据不同的工况和设计，永磁同步电机的效率可以达到90%以上，远高于异步电机的效率。这也是目前电动汽车上最常见的电机种类，几乎90%以上的纯电动汽车，都在采用永磁同步电机作为动力电机。

较为与众不同的是特斯拉采用的感应异步电机，其特点是结构相对简单、可靠性好、启动性能出色，而且调速性能和过载能力也很强，理论缺点是效率较低，噪音较大，并且调速不太容易控制。避过特斯拉通过矢量变频技术和半导体控制技术，克服了感应异步电机的难以控制转速的缺点，从而实现了大规模的量产应用，并且其效率和车辆续航能力都做到了行业领先。

另外不得不考虑的是，不同品牌选择不同的电机种类，除了和自身技术储备和车辆定位有关系之外，也有成本和材料方面的考量，比如感应异步电机不依赖永磁材料，一方面是降低了成本，另外最主要的就是降低了推稀土元素的依赖，所以感应异步电机也有利于降低供应链的不确定性。

最后：可见，选择什么种类的电机考虑的因素很多，电机的种类也非常复杂，所以制造门槛比内燃机相对低一些，但仍然有很多差异，只是对于普通消费者来说，不同种类电动机工作特性的差异，比较难以感知到，比如3缸发动机和6缸发动机的平稳性区别是非常大的，但不同类型电动机的差异不会如此“立竿见影”。而且不同于燃油车，大家把目光聚焦在发动机上，在电动汽车上，实际上大家更关心的反而是电池。

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