電動汽車永磁同步電機與異步電機的區(qū)別

在電動汽車應用領域，與異步電機相比，永磁同步電機具有很多明顯的優(yōu)勢。永磁同步電機具有功率因數(shù)高、驅(qū)動能力指標好、體積小、重量輕、溫升低等諸多特點，同時可以較好地提高電網(wǎng)的品質(zhì)因素，充分發(fā)揮了現(xiàn)有電網(wǎng)的容量，節(jié)省了電網(wǎng)的投資。

效率及功率因數(shù)對比

　　異步電機在工作時，轉(zhuǎn)子繞組要從電網(wǎng)吸收部分電能勵磁，這樣就消耗了電網(wǎng)電能，這部分電能最終以電流在轉(zhuǎn)子繞組中發(fā)熱消耗掉，該損耗約占電機總損耗的20~30%，直接導致電機的效率降低。轉(zhuǎn)子勵磁電流折算到定子繞組后呈感性電流，使進入定子繞組中的電流滯后于電網(wǎng)電壓，造成電機的功率因數(shù)降低。

　　另外，從圖1所示電動汽車永磁同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線可以看出，異步電動機在負載率(=P2/Pn)<50%時，其運行效率和運行功率因數(shù)大幅度下降，所以一般都要求其在經(jīng)濟區(qū)內(nèi)運行，即負載率在75%-100%之間。

　　永磁同步電機在轉(zhuǎn)子上嵌入永磁體后，由永磁體來建立轉(zhuǎn)子磁場，在正常工作時轉(zhuǎn)子與定子磁場同步運行，轉(zhuǎn)子中無感應電流，不存在轉(zhuǎn)子電阻損耗，只此一項就可以提高電機效率4%~50%。同時，由于在永磁同步電機轉(zhuǎn)子中無感應電流勵磁，定子繞組有可能呈純阻性負載，使電機功率因數(shù)幾乎為1。從圖1所示永磁同步電機與異步電機的效率及功率因數(shù)曲線可以看出，永磁同步電機在負載率>20%時，其運行效率和運行功率因數(shù)隨之變化不大，且運行效率>80%。

　　起動轉(zhuǎn)矩

　　異步電機起動時，要求電機具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，但又希望起動電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機和電氣設備的正常運行。此外，起動電流過大時，將使電機本身受到過大電做力的沖擊，如果經(jīng)常起動，還有使繞組過熱的危險。因此，異步電機的起動設計往往面臨著兩難選擇。

　　永磁同步電機一般也采用異步起動方式，由于永磁同步電機正常工作時轉(zhuǎn)子繞組不起作用，在設計永磁電機時，可使轉(zhuǎn)子繞組完全滿足高起動轉(zhuǎn)矩的要求，例如使起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)由異步電機的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，較好地解決了常規(guī)動力設備中“大馬拉小車”的現(xiàn)象。

　　工作溫升

　　由于異步電機工作時，轉(zhuǎn)子繞組有電流流動，而這個電流完全以熱能的形式消耗掉，所以在轉(zhuǎn)子繞組中將產(chǎn)生大量的熱量，使電機的溫度升高，這樣嚴重影響了電機的使用壽命。

　　而對于永磁同步電機，由于永磁電機效率高，轉(zhuǎn)子繞組中不存在電阻損耗，定子繞組中較少有或幾乎不存在無功電流，使電機溫升低，這樣就較好的延長了電機的使用壽命。

　　對電網(wǎng)運行的影響

　　由于異步電機的功率因數(shù)低，電機需要從電網(wǎng)中吸收大量的無功電流，因而造成電網(wǎng)、輸變電設備及發(fā)電設備中有大量無功電流，因而使電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)下降，這樣不僅加重了電網(wǎng)及輸變電設備及發(fā)電設備的負荷，同時無功電流在電網(wǎng)、輸變電設備及發(fā)電設備中均要消耗部分電能，造成電力電網(wǎng)效率變低，影晌了電能的有效利用。同樣由于異步電機的效率低，要滿足輸出功率的耍求，必須要從電網(wǎng)多吸收電能，因此進一步增加了電能量的損失，加重了電網(wǎng)負荷。

　　而對于永磁同步電機，其轉(zhuǎn)子中無感應電流勵磁，電機的功率因數(shù)也高，這樣不僅提高了電網(wǎng)的品質(zhì)因數(shù)，使電網(wǎng)中不再需安裝無功補償設備。并且，因永磁同步電機的高效率，也節(jié)約了電網(wǎng)電能。