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，曾經有少數品牌的車輛使用異步電機，而現在都以同步電機為主了。那么這兩種電機究竟有什么優缺點，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;在定子通電之后產生的旋轉磁場會切割轉子繞組，在繞組上出現感應電流，轉子出現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。

　　在搞清楚兩者的區別之后，需要了解的就是優缺點了

　　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不高，運行時需要像電路系統吸收之后的無用功率;功率因數的概念是交流電路中有功功率對視在功率的比例，這個數值越高越好的。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點了，它的優點首先是功率因數高，其次是運行功率高，再次轉速恒定;在恒定轉速的狀態下運行，電機的使用場景就會因功能的穩定而加大，不過現實還是因制造成本的問題而讓異步電機變成了工業和農業生產領域的主流選項。同步電機是一種可以發出無功又能吸收無功，能夠穩態運行實現N=ns=60f/p(電網頻率/電機極對數)的電機，只要電網頻率穩定就能夠穩定運行，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。可以說永磁同步電機更適合作為乘用車的發動機使用，作為發電機也是極好的。

　　永磁同步電機的發電方式很簡單，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生產生電動勢來發電;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，隨后轉子才能出現電流，只是究竟要怎么發電呢?

　　異步電機的發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加速才能發電;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。