淺析汽車的異步電機和同步電機

汽車使用的電機分為兩大類，分別為異步交流電機和永磁同步電機，曾經(jīng)有少數(shù)品牌的車輛使用異步電機，而現(xiàn)在都以同步電機為主了。那么這兩種電機究竟有什么優(yōu)缺點，又有什么不同呢?

　　顧名思義，同步電機總會有什么是“同步”運行的，或者說是同步“旋轉”的;不論同步還是異步電機，它都有個定子和轉子;定子是電機里固定不變的部分，轉子自然是可以轉動的部分。定子分為繞組和鐵芯兩種，功能相同，當三相交電流接通定子之后，定子就會產(chǎn)生旋轉的磁場。

　　定子磁場的旋轉速度是可變的，電源的頻率決定了磁場的“轉速”;同步電機的轉子可以理解為永磁鐵(包括電磁鐵)，轉子自然是有磁極的、也就是N/S，那么定子的旋轉磁場自然能吸引轉子的磁場以使其轉動。而永磁同步電機就是指定子的磁場轉速和轉子轉速相同，兩者相同所以才叫做同步電機。

　　那么反之就是異步電機，但異步電機也沒有那么簡單;異步電機的轉子為短路繞組，本身沒有磁極的;在定子通電之后產(chǎn)生的旋轉磁場會切割轉子繞組，在繞組上出現(xiàn)感應電流，轉子出現(xiàn)電流則可以收到電磁力的作用進行加速旋轉?？墒寝D子的旋轉速度加快的過程中，一旦轉子的轉速等于定子磁場的轉速，兩者就等于相對靜止了;此時旋轉磁場和轉子繞組沒有切割作用，轉子就會失去電磁力(可理解為失去動力或吸引力)而減速，甚至可以理解為“瞬間失速”。

　　而就在轉子減速之后、轉子和定子磁場轉速又不一樣了，兩者又會出現(xiàn)相對運動——減速最后再加速、同步之后又減速、減速之后還加速，這就是異步電機，轉子和磁場轉速不一樣。

　　在搞清楚兩者的區(qū)別之后，需要了解的就是優(yōu)缺點了

　　異步電機的缺點很突出，它的啟動性能是要比永磁同步電機差的，因為啟動時要通過磁場旋轉在轉子(短路的繞組)上產(chǎn)生電流后還才能開始運轉，同步電機只要定子通電就能與轉子相互作用。另一個缺點就是調(diào)速性能比較差，核心原因正是“異步”，作為驅動電機似乎不是那么理想的、注意重點是“似乎”。

　　其次異步電機的功率因數(shù)不高，運行時需要像電路系統(tǒng)吸收之后的無用功率;功率因數(shù)的概念是交流電路中有功功率對視在功率的比例，這個數(shù)值越高越好的。無用功率不是“沒有用的功率”的概念，驅動電機是依靠電磁感應原理運行，要建立交變磁場才能進行能量的轉化和傳遞;建立交變磁場和感應磁通需要的就是無用功率，這種功率雖然不能直接轉化為機械能(動力)，但是沒有無用功率就不能運轉。所以異步電機的缺點比較突出，那么同步電機有哪些缺點呢?

　　同步電機有一個較為突出的缺點，或者說是絕對突出且無法解決的缺點。

　　制造成本遠超異步電機除此之外就基本都是優(yōu)點了，它的優(yōu)點首先是功率因數(shù)高，其次是運行功率高，再次轉速恒定;在恒定轉速的狀態(tài)下運行，電機的使用場景就會因功能的穩(wěn)定而加大，不過現(xiàn)實還是因制造成本的問題而讓異步電機變成了工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的主流選項。同步電機是一種可以發(fā)出無功又能吸收無功，能夠穩(wěn)態(tài)運行實現(xiàn)N=ns=60f/p(電網(wǎng)頻率/電機極對數(shù))的電機，只要電網(wǎng)頻率穩(wěn)定就能夠穩(wěn)定運行，而頻率的瞬間變化就能讓電機轉子瞬間變化，相對異步電機要“靈動”一些還?？梢哉f永磁同步電機更適合作為乘用車的發(fā)動機使用，作為發(fā)電機也是極好的。

　　永磁同步電機的發(fā)電方式很簡單，定子通電后、原動機帶動轉子旋轉，定子的三相繞組切割轉子磁場即可產(chǎn)生產(chǎn)生電動勢來發(fā)電;而異步電機的定子是三相繞組，轉子卻是短路繞組、是沒有磁場的;那么異步電機想要發(fā)電就要先建立磁場，說白了就是要像驅動時一樣先給定子通電，隨后轉子才能出現(xiàn)電流，只是究竟要怎么發(fā)電呢?

　　異步電機的發(fā)電前提是先給定子通電，隨后原動機將轉子的轉速拉動到超過定子磁場的轉速才能開始發(fā)電，也就是在驅動時達到瞬間“一直轉速”并開始減速的那一瞬間繼續(xù)加速才能發(fā)電;這里所謂的原動機就是車輪，動力來自滑行時車輛的慣性力，這種發(fā)電方式就是動能回收，理論上同步電機的回收效果應當會更高。