好了，上次說(shuō)了新能源汽車的動(dòng)力電池，今天還是來(lái)說(shuō)說(shuō)新能源汽車的電動(dòng)機(jī)。畢竟電動(dòng)機(jī)關(guān)乎著汽車的動(dòng)力以及駕駛體驗(yàn)，一臺(tái)好的電動(dòng)機(jī)就類似一臺(tái)好的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣能夠帶給大家更好的體驗(yàn)。

而現(xiàn)在絕大部分新能源汽車，除了特斯拉等極個(gè)別以外，無(wú)一例外的都是使用永磁同步電機(jī)，那到底什么是永磁同步電機(jī)呢？它又有何優(yōu)勢(shì)能夠讓眾多廠商趨之若鶩呢？

首先我們要來(lái)復(fù)習(xí)一下高中時(shí)候有關(guān)磁場(chǎng)的物理知識(shí)，一塊條形的磁鐵，他的磁力線總是從北極（紅色N）出發(fā)繞了一圈回到南極（藍(lán)色S）。

條形磁鐵磁力線

由于磁力線方向總是這樣，同時(shí)異極相吸。當(dāng)在它的上方放上另外一支磁鐵的時(shí)候，在磁力力矩作用下，上方的磁鐵就會(huì)旋轉(zhuǎn)，最終上方磁鐵的北極靠近下方磁鐵南極；而上方磁鐵南極則靠近下方磁鐵北極。可以這么理解（但是絕對(duì)不科學(xué)），磁力線由于希望盡量的短，則必須使得異極足夠靠近，從而使得上方磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。

磁鐵受磁力轉(zhuǎn)動(dòng)

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)原理可以知道線圈通上電之后就會(huì)產(chǎn)生類似條形磁鐵的磁場(chǎng)。而處于線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中的磁鐵也會(huì)受到磁力的作用而趨向于異極相吸的效果。

線圈磁力線

說(shuō)了這些之后再來(lái)看看永磁同步電機(jī)的構(gòu)造，下方是一個(gè)三相永磁同步電機(jī)示意圖。外圈灰色是固定在車身上的定子殼體，上面間隔繞制著紅、綠、藍(lán)三組六匝線圈，對(duì)角線為相同組。而中間白色輪轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)子，連接著輸出軸到輪胎；其上間隔分布著SN極間隔的磁鐵，實(shí)時(shí)上你可以理解為四根條形磁鐵首尾相連的粘附在定子上。

永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)

說(shuō)完了電機(jī)的構(gòu)造，現(xiàn)在再來(lái)解釋一下他的工作原理。

首先我們假設(shè)一組線圈（綠色組）通電，那么通電后可以看作是一個(gè)豎直的線圈通電，那么它將產(chǎn)生類似條形磁鐵的磁場(chǎng)（當(dāng)然中間是空的，磁場(chǎng)線是膨脹的而不是像條形磁鐵一樣緊束的）。因此，當(dāng)線圈通電時(shí)候則就相當(dāng)于定子上放了一根條形磁鐵。

一組線圈通電

上邊只是一組線圈通電，三組線圈的磁場(chǎng)就相當(dāng)于三根條形磁鐵成“米”字型放在定子內(nèi)部。當(dāng)三組線圈依次通電時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生不斷旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。

三組線圈通電

Ok接上面的話在不斷旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)中，放上一根條形磁鐵，那么條形持鐵就會(huì)由于磁力矩的作用，跟著旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

條形磁鐵受三組線圈旋轉(zhuǎn)

在這里大家請(qǐng)注意，由于磁力的作用是瞬間的，因此在線圈發(fā)生變化時(shí)候，磁鐵能夠馬上受力。這就引出了一個(gè)詞語(yǔ)——“同步”。同步的意思就是磁場(chǎng)發(fā)生改變的瞬間能夠馬上產(chǎn)生跟隨的趨勢(shì)以及力量，所以這也是為什么稱這種電機(jī)為同步電機(jī)。“同步”二字既是這樣得來(lái)，因?yàn)樗�能夠始終跟隨著線圈的變化而變化，和線圈中的磁場(chǎng)變化是同步狀態(tài)的。

上一步三組線圈依次通電形成了旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，但是這個(gè)磁場(chǎng)并不平順，因?yàn)榫�圈在切換通電過(guò)程中磁力會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)如果定子只有一根磁鐵，那受到的力很小以外，也因?yàn)榇艠O分布不均勻（只有對(duì)角線兩個(gè)方向），同樣使得受力是不平順的波浪形。因此為了解決這個(gè)問(wèn)題，將更多根磁鐵（這里是4根）放在定子上組成定子磁組，這樣就形成了一個(gè)SN極間隔的永磁轉(zhuǎn)子。這個(gè)時(shí)候三組線圈都在不停地變化著通電的方向（注意，不是斷開綠組接通藍(lán)組那種通斷的形式），使得定子產(chǎn)生三個(gè)不斷變化的磁場(chǎng)，而處于磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)子由于任意方向都有磁鐵受力，因此這就使得轉(zhuǎn)子穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

永磁同步電機(jī)工作

現(xiàn)在再來(lái)說(shuō)一下“永磁”的由來(lái)，剛才已經(jīng)說(shuō)了，轉(zhuǎn)子是類似多根條形磁鐵組裝而成的一個(gè)SN極間隔的磁鐵。線圈的磁場(chǎng)會(huì)因?yàn)閿嚯姸�消失，但是轉(zhuǎn)子卻是磁性很強(qiáng)的磁鐵組成，磁場(chǎng)并不會(huì)消失，因此他的磁場(chǎng)理論上可以長(zhǎng)久存在，因此稱之為——永磁（雖然隨著時(shí)間的流逝磁場(chǎng)會(huì)逐漸消失，但是速度也是很慢的）。

所以“永磁同步電機(jī)”說(shuō)的就是轉(zhuǎn)子火定子有一方是永磁材料制成的，同時(shí)能夠跟隨著磁場(chǎng)的變化而同步變化的電動(dòng)機(jī)。

說(shuō)了那么多永磁同步電機(jī)的原理，現(xiàn)在來(lái)說(shuō)一說(shuō)他的特點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

1.效率高：因?yàn)樗�的�?lì)磁磁場(chǎng)（轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)）是由磁鐵提供的，所以省去一部分勵(lì)磁磁場(chǎng)所需的電能。

2.調(diào)速范圍大：由于他是永磁作為勵(lì)磁磁場(chǎng)，因此調(diào)整電流與頻率即可很大范圍調(diào)整電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。

3.體積小重量輕：因?yàn)樗�的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此無(wú)論體積還是重量都相對(duì)較小。

4.發(fā)熱小，密封性強(qiáng)，免維護(hù)。

缺點(diǎn)：

1.抗震性較差：由于現(xiàn)在大部分永磁材料都采用釹鐵硼強(qiáng)磁材料，這種材料較為硬脆，因此受到強(qiáng)烈震動(dòng)有可能會(huì)碎裂。

2.抗熱沖擊較差：由于轉(zhuǎn)子采用磁性材料，而電機(jī)在運(yùn)行或者環(huán)境溫度過(guò)高情況下會(huì)引起磁鐵退磁，因此會(huì)造成動(dòng)力下降。