從原理出發(fā)，交流異步/永磁同步電動(dòng)機如何產(chǎn)生動(dòng)力？

交流異步電動(dòng)機怎樣產(chǎn)生動(dòng)力呢？

交流電動(dòng)機的工作原理：通電繞組在旋轉磁場(chǎng)里轉動(dòng)。

電動(dòng)機中的定子和轉子并不接觸，為什么給定子繞組通上交流電后，轉子就會(huì )旋轉呢?其工作原理應用到兩大電磁定律：法拉第定律和楞次定律。

當定子上纏繞的繞組通上交流電后，由于交流電的特性，定子繞組就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)旋轉的電磁場(chǎng)。轉子上的繞組是一個(gè)閉環(huán)導體，它處在定子的旋轉磁場(chǎng)中就相當于在不停地切割定子的磁感應線(xiàn)。根據法拉第定律，閉合導體的一部分在磁場(chǎng)里做切割磁感應線(xiàn)的運動(dòng)時(shí)，導體中就會(huì )產(chǎn)生電流，而這個(gè)電流又會(huì )形成一個(gè)電磁場(chǎng)。

這樣，在電動(dòng)機中就有了兩個(gè)電磁場(chǎng)：一個(gè)是接通外部交流電后而產(chǎn)生的定子電磁場(chǎng);另一個(gè)是因切割定子電磁感應線(xiàn)而產(chǎn)生電流后形成的轉子電磁場(chǎng)。根據楞次定律，感應電流的磁場(chǎng)總要反抗引起感應電流的原因(轉子繞組切割定子電磁場(chǎng)的磁感應線(xiàn))，也就是盡力使轉子上的導體不再切割定子磁場(chǎng)的磁感應線(xiàn)，這樣的結果就是：轉子上的導體會(huì )“追趕”定子的旋轉電磁場(chǎng)，也就是使轉子跟著(zhù)定子旋轉電磁場(chǎng)旋轉，最終使電動(dòng)機開(kāi)始旋轉。

由于轉子總是在“追趕”定子電磁場(chǎng)的旋轉速度，并且為了能夠切割磁感應線(xiàn)而產(chǎn)生感應電流，轉子的轉速總要比定子電磁場(chǎng)的轉速慢一點(diǎn)點(diǎn)(約為2%~5%)，也就是異步運行，所以才將這種產(chǎn)生感應電流的電動(dòng)機稱(chēng)為交流異步電動(dòng)機。

以下是單向交流電動(dòng)機的構造：

通用汽車(chē)交流異步電動(dòng)機的構造如下：

永磁同步電動(dòng)機怎樣產(chǎn)生動(dòng)力？

在交流異步電動(dòng)機中，轉子磁場(chǎng)的形成要分兩步走：第一步是定子旋轉磁場(chǎng)先在轉子繞組中感應出電流;第二步是感應電流再產(chǎn)生轉子磁場(chǎng)。在楞次定律的作用下，轉子跟隨定子旋轉磁場(chǎng)轉動(dòng)，但又“永遠追不上”，因此才稱(chēng)其為異步電動(dòng)機。如果轉子繞組中的電流不是由定子旋轉磁場(chǎng)感應的，而是自己產(chǎn)生的，則轉子磁場(chǎng)與定子旋轉磁場(chǎng)無(wú)關(guān)，而且其磁極方向是固定的，那么根據同性相斥、異性相吸的原理，定子的旋轉磁場(chǎng)就會(huì )拉動(dòng)轉子旋轉，并且使轉子磁場(chǎng)及轉子與定子旋轉磁場(chǎng)“同步”旋轉。這就是同步電動(dòng)機的工作原理。

根據轉子自生磁場(chǎng)產(chǎn)生方式的不同，又可以將同步電動(dòng)機分為兩種：

一是將轉子繞組通上外接直流電(勵磁電流)，然后由勵磁電流產(chǎn)生轉子磁場(chǎng)，進(jìn)而使轉子與定子磁場(chǎng)同步旋轉。這種由勵磁電流產(chǎn)生轉子磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機稱(chēng)為勵磁同步電動(dòng)機。

二是干脆在轉子上嵌上永久磁體，直接產(chǎn)生磁場(chǎng)，省去了勵磁電流或感應電流的環(huán)節。這種由永久磁體產(chǎn)生轉子磁場(chǎng)的同步電動(dòng)機，就稱(chēng)為永磁同步電動(dòng)機。

以下是通用汽車(chē)和奧迪的永磁同步電動(dòng)機的構造：

最后還必須說(shuō)一下，永磁同步電動(dòng)機有什么特點(diǎn)呢？

永磁電動(dòng)機具有較高的功率/質(zhì)量比，體積更小，質(zhì)量更輕，比其他類(lèi)型電動(dòng)機的輸出轉矩更大，電動(dòng)機的極限轉速和制動(dòng)性能也比較優(yōu)異，因此永磁同步電動(dòng)機已成為現今電動(dòng)汽車(chē)應用最多的電動(dòng)機。但永磁材料在受到振動(dòng)、高溫和過(guò)載電流作用時(shí)，其導磁性能可能會(huì )下降，或發(fā)生退磁現象，有可能降低永磁電動(dòng)機的性能。另外，稀土式永磁同步電動(dòng)機要用到稀土材料，制造成本不太穩定。