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话题“永磁同步电机” 汽车人 新启点 话题从一个问题开始： 未来感应式电机会被永磁电机全部取代吗？ 电机技术的话，未来感应式电机会被永磁电机全部取代吗？还是说 会维持一个比例，比如说在大巴上，会占20-30%的份额？一个是价格，一个是定位。感应机价格虽然便宜，但是性能和效率没有永磁机高。这款车应该给那些不差钱的客户准备的，在电机上省的钱比起电池来说可以忽略。目前永磁机在电动汽车和混动汽车上更加普遍，更何况是在稀土资源不是问题的中国。
朱玉龙 IND4汽车人 目前来看感应电机相比永磁电机的优势是成本低，尤其是高速电机的应用场合更加有优势。短期内二者的使用有交叉，两万转以上永磁比较困难了。但同时永磁电机也有少磁化的发展趋势，未来出现一种介于二者之间的电机也不是不可能
abnorman
forpal 永磁材料比较娇贵，环境稳定性有问题（温度、震动）；至于效率，铜转子的感应电机与永磁同步电机的比较各执一词，并无定论；高速弱磁控制，感应电机先天上更易实现…… 永磁同步电机 1 什么是力矩控制？ 永磁同步电机在汽车上的应用越来越广泛，从动力驱动到转向刹车的执行机构，都可以见到其踪影。今天想谈谈永磁同步电机的控制。 做控制的人都知道，任何电机的控制，无非三种不同的控制目标：
但无论是哪种控制目标，无非是一个闭环还是两个闭环还是三个闭环的区别，力矩控制作为最内层的环，是必不可少的。今天就来讲讲什么是力矩控制？ 要控制一个电机，首先对被控对象的了解是必须的。让我们用下面这张动图来帮助理解永磁同步电机是怎样运动起来的。定子三相上通过互差120度的交变电压以后，在定子铁芯上可以看到产生了旋转的磁场（动图中代表磁场方向的红绿颜色逆时针旋转），在这个旋转的磁场作用下，与转子磁场产生力的作用，带动转子旋转。
电机力矩是如何产生的呢？在前文《电机的力矩、转速和功率》，我们分析过力矩与电枢（定子）电流成正比； 那么电流是如何产生的呢？我们可以把电机的每一个绕组想象成一个在磁场中旋转的电阻+电感，如下面的等效电路：
假设电机开环运行，当给定电机定子三相一个互差120度的电压建立起旋转磁场以后，如果这个时候没有负载，电机会飞速的转动起来（空载），直到反电势和给定电压完全相等；此时定子绕组中的电流为仍然为0，可以将定子的旋转磁场假想（虚拟/等效）成一个绕着电机轴心旋转的磁铁，假想出来的这块磁铁的南极与转子磁铁的北极轴线相重合； 当转子上有了负载以后，根据牛顿运动定理，电机的转速必然会有一个减速的过程，这就意味着上述等效电路中的反电势降低，而在给定电压不变的情况下，剩下的那些电压就会在电阻中产生电流了。在那这一段减速的过程当中还发生了什么事情呢？因为被负载拖拽了一下，转子磁铁的轴心比虚拟出来的定子磁铁轴心要之后一个角度了，这个角度就是我们所谓的“功角”。 关于电机的矢量模型，互联网上可以找到各种各样的图，但这些图要么太抽象，看了半天不知所云，没法和实物对照起来；要么不够全面，一张图里的内容有限，对实际工作指导意义不大。 因此笔者在实际工作过程中，喜欢把大量相关的矢量都揉在一起，见下图：
最中间的小圆是转子（N极和S极），转子外围有排列互差120度的AX，BY，CZ三相定子。 静止两相坐标轴：α与定子A相重合，β比α超前90度（图中绿色坐标轴） 旋转两相坐标找：d轴与转子的N极重合，q轴比d轴超前90度（图中紫色坐标轴） X轴：定子旋转磁动势ψs，可分解为转子磁动势ψf，id*Lq和Iq*Ld（图中红色向量） 电压矢量：三相全桥的开关组合可以表示的电压在空间的表现形式（黄色箭头） 说一千，道一万，所谓的电机的力矩控制，就是通过一定的控制算法，去寻找一些开关管的组合（图中黄色部分）来合成一个给电机定子的给定电压（图中的大红色箭头），这个电压抵消掉反电势后产生的电流所对应的力矩刚好与外部负载平衡。 永磁同步电机的力矩控制发展至今，从大的方面来说可以分为两个流派：
2 优势分析 我国2017年第一批新能源汽车推荐目录， 永磁同步电机占据优势：2017年1月23日，工信部发布《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（第1批），包括物流车36款、乘用车73款、客车76款，共计 185款车型，其中共有150款车型搭载了永磁同步电机，占比 81%；搭载交流异步电机的车型有33款车型，占比18%，永磁同步电机占据绝对市场优势。
由此可以看出，大部分车型选择永磁同步电机。虽然特斯拉采用的是异步电机，行业人士认为主要是出于成本因素和实际平均效率因素考虑，据悉，特斯拉Model 3将会采用永磁同步电机。可以说永磁同步电机在新能源汽车行业的崛起将会是大势所趋！ 根据信息采集，目前国外知名的车企，如宝马的Active Hybrid与i3，丰田Pruis IV与Leaf，特斯拉Model 3，本田Civic Hybrid，雪佛兰Volt等都采用永磁同步电机。 那么，到底是其中哪些优势成就了永磁同步电机在新能源汽车行业的崛起？笔者认为以下两点是其中的关键。 1、节能、效率高 a、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗（铜耗）；异步感应电机由于单边励磁，产生单位转矩需要的电流较多，因此能耗较大。 b、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机，其在轻载时效率值要高很多，这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。因为通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留有裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，这样就导致电机通常工作在轻载区。对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区，仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。 节能对于新能源汽车意义重大，一般而言永磁同步电机比异步电机节能20%以上，这也意味着在不增加电池组容量的情况下，同等车况下，采用同步电机的汽车可比采用异步电机的汽车续航里程适当增加。
2、小体积与轻量化 由于异步感应电机的转矩密度低于永磁同步电机，使得小体积、轻量化难以实现。而对于新能源汽车，尤其是混合动力汽车，小体积与轻量化至关重要。轻量化进一步实现了汽车的节能进而降低能耗、延长续航里程。小体积对于混合动力汽车至关重要，因为其除驱动电机系统外还有燃油驱动系统，体积过大会大大增加其汽车电路设计难度。 那么永磁同步电机何以能实现小体积与轻量化呢？ ——选自《永磁同步电机的优势》 3 劣势分析 永磁同步电机在新能源汽车行业的兴起似乎成了必然，而在此过程中也暴露出了一些问题。本文将介绍永磁同步电机在进一步提高性能过程中所要解决的几个问题。
1.成本问题 相对于异步电机，永磁同步电机最大的成本增加来自于永磁材料，或者说稀土永磁材料，其成本占整台电机材料成本近1/4以上。以钕铁硼材料为例，特斯拉Model3将会采用永磁同步电机的消息成为钕铁硼板块的最重要催化因素，价格不断攀升。钕铁硼行业开始出现因购买不到原材料而停产的现象，且下游钕铁硼的价格开始快速上涨。相关机构认为，磁性材料将继锂、钴之后，成为新能源汽车第三大重要的上游原材料。 在设计时既需要根据具体使用场合和要求进行性能、价格的比较后取舍，又要进行结构工艺的创新和设计优化，以降低成本。 2.弱磁调速问题 随着电机调速控制理论、电力电子和微电子技术的迅速发展以及永磁材料性能价格比的不断提高，永磁同步电动机的变频调速进入了深入研究和广泛应用的阶段。与此同时，对永磁同步电动机的调速控制性能也提出了更高的要求，高性能的永磁同步电动机调速系统除了要有良好的转矩控制性能外，还应具有较宽的调速范围。随着永磁同步电动机转速的增加，电机定子绕组的反电动势必然升高，当反电动势达到电机的额定电压或是逆变器的直流侧电压时，电机的输入电流将不能跟踪控制器的输出给定电流，电流调节器处于饱和状态。此时，要设法减小永磁同步电动机的反电动势，即采用弱磁控制以达到扩速的目的。 理论上，弱磁控制可以实现永磁同步电动机在低速时能输出恒定转矩，高速时能输出恒定功率，有较宽的调速范围。较强的弱磁性能能够在逆变器容量不变的情况下提高系统性能;或者说在保持系统性能不变的前提下降低电机的最大功率，从而降低逆变器的容量。目前，高倍速下的弱磁调速依然有很大的进步空间。 3.退磁问题 钕铁硼永磁材料由于具有较高的最大磁能积、剩磁和矫顽力，而被广泛应用于永磁电机。但是，钕铁硼永磁材料最突出的不足之处是热稳定性差，其居里温度一般为310～410℃左右。下图为钕铁硼永磁材料在不同温度下的退磁曲线。
这种热稳定性缺陷增加了永磁电机设计的复杂性，也降低了电机运行的可靠性。如果设计或使用不当，永磁同步电机在过高(钕铁硼永磁)或过低(铁氧体永磁)温度时，在冲击电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能下降，甚至无法使用。 因此，既要研究开发适用于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又要分析各种不同结构型式的抗去磁能力，以便设计和制造时，采用相应措施保证永磁同步电机不退磁。 4.控制问题 永磁同步电机不需外界能量 即可维持其磁场，但这也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。这个问题随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的发展，大多数永磁同步电机在应用中，可以不进行磁场控制而只进行电枢控制。设计时需把永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁同步电机在崭新的工况下运行。 此外，由于永磁同步电机本身具有一定非线性、强耦合性和时变性，同时以永磁同步电机作为执行元件的永磁交流伺服系统，其伺服对象也存在较强的不确定性和非线性，加之系统运行时易受到不同程度的干扰 ，这些原因使得永磁同步电机的控制难上加难。 进一步优化控制策略和控制系统实现方式是提高永磁同步电机控制性能的必经之路。 ——选自《浅析永磁同步电机的性能提升》 4 相关话题讨论 汽车工程师“百万英雄”征集令 你还在每天守着一场一场的答题赛吗？ 我就问你账户里有攒到一百块没有？ IND4汽车人给你一个 用技术成为“百万英雄”的机会 下载【IND4汽车人】App 马上参与悬赏问题回答 十块钱的问题答对多少就有一百块了？ A. 一题 B. 十题 C. 一百题 马上开始”百万工程师“之旅 永磁同步电机的转速问题（悬赏10元） 请教各位大神，为何永磁同步电机的最大转速比异步的低呢？ 永磁同步电机电流PI控制的一些问题 永磁同步电机电流PI控制，我在调试永磁同步电机电流环PI控制的时候，当我给定一个设定值，然后修改Kp与Ki的值，当Kp的值 小的时候，电机不转，但用手去旋转电机轴时，发现轴很有力，但是当将Kp的值改大的时候，电机旋转，但是用一点力就能让其停止旋转，这是怎么回事？ |
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