浅析那些鲜为人知的电机知识

传统燃油车的发动机技术可以说花样繁多，V型直列、涡轮增压、集成排气歧管，能让很多车迷聊起来如滔滔江水，连绵不断。到了新能源时代，没有了发动机的轰鸣，少了变速器的锵锵换档，一些车迷直呼电动车“没有灵魂”，其实不然，电机也有不同的结构和技术。本文要说的，就是电机的那些事。

这样图看晕了吗？没错，电机的类型远比想象中更多更复杂。

根据结构和原理，能分为同步电机和异步电机；

根据工作电源区分，能分为交流电机及直流电机；

根据转子类型区分，能分为绕线转子和永磁转子及磁阻转子等。

但总体来说，电机的原理还是非常简单，就是电流产生磁场，通过磁场互斥产生运动。

日常生活中接触得比较多的，主要是有刷电机和无刷电机，例如冲击电钻，就是有刷电机，部分高端吹风机、大疆无人机基本是无刷电机，两者的区别主要是有无换向器及电刷。

而在汽车领域，市面上绝大多数新能源汽车都采用永磁同步电机作为动力来源。还有部分车企，如蔚来、特斯拉感应电机+同步电机结合的方式。

所谓永磁同步电机，就和我们小时候玩的奥迪双钻四驱车的电机一样，由永磁体和绕组转子组成，这东西学名直流永磁碳刷电机。

只不过车上用的永磁同步电机，将永磁体做成了转子，将绕组做成了定子，这样就省去了碳刷这一耗材，使得免维护性能大幅提升。

由于永磁体磁场存在，避免了励磁损耗，调速范围大，调整电流与频率即可大范围调整电机的功率和转速。

另外一种异步电机，也称为感应电机，由大名鼎鼎的尼古拉·特斯拉发明。将转子置于旋转磁场中，在旋转磁场的作用下，获得一个转动力矩，因而转子转动的装置。其中转子比定子旋转磁场慢，故称为异步电机。

但不管是哪种电机，为了提高功率、提升效率，途径之一就是优化导线的布置，这就是我们要说的槽满率。

空间管理专家 槽满率

很多80后、90后都玩过的四驱车中的电机，电机产生磁场，需要数量不等的绕组，但想要增加电机的功率，主要还看绕组中的铜线数量。图中的“手工绕制铜线”就是槽满率，每个饶组里能塞进去越多的铜线，意味着槽满率越高，电机性能越强。

之前市面上的电机大多采用圆形铜线缠绕绕组，如果线槽里采用圆形铜线，始终会有一部分空隙填满，就像杂乱无章的冰箱一样。

但假如改变线材的形状，将其变为方形（扁线），那么就能提升空间利用率，从而提升电机的效率和功率，因此这种采用方形铜线的电机也称为扁线电机（也叫发卡电机）。相较于圆线电机，扁线电机的满槽率约可提升20%—30%，因此可以获得更优秀的性能。

同时，规则布置的扁线电机还能有效提升散热性能，减小体积。在相同功率下，圆线电机需要预出足够的散热冗余，且绕组受限圆线的布置，整体较大，无用的铜线用量也更多。一增一减下，扁线电机还能减小体积并降低制造成本。

扁线电机优点不少，唯一缺点就是门槛较高、造价较贵。由于扁线电机需要采用特定的绕线工艺，制造门槛较高，初期投入大，需要使用专门的设备进行自动化生产。

更强的大脑 SiC碳化硅功率芯片

除了扁线电机之外，SiC碳化硅功率芯片，也是提升性能的重要一环。目前市面上大部分电动车主要采用Si IGBT，从名称上能看出，两者的主要差异材料上的差异。SiC碳化硅相比于Si硅具备更好的耐高温、耐高压、耐高频性能以及较低的导通损耗。

具体来说，SiC碳化硅功率芯片可以在600℃环境中稳定工作；

SiC碳化硅功率芯片可承受更高的电压；

SiC碳化硅功率芯片具有较低的导通损耗和较高的开关速度；

和扁线铜线一样，SiC碳化硅功率芯片的缺点依然是贵，但随着普及，其成本也会逐渐下降，就像现在的激光雷达一样。

这几年新能源汽车卷得飞起，除了智驾、电池外，核心部件之一的驱动电机性能也在不断提升，除文章内所述的导线结构、功率模块外，电机的转子结构、整体的散热冷却也有莫大的关系，在如此多的技术下，你还认为电动车“没有灵魂”吗？