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永磁同步电机成市场主流,新能源汽车变革电机产业
2017-12-27 13:43:28   来源:   评论:0 点击:

随着新能源汽车产业的兴起,作为新能源汽车的核心零部件——电机,其受益确定性最强,无论在混动、纯电动领域,还是在燃料电池汽车领域都具备无...

随着新能源汽车产业的兴起,作为新能源汽车的核心零部件——电机,其受益确定性最强,无论在混动、纯电动领域,还是在燃料电池汽车领域都具备无可替代性。

根据新能源汽车销量及结构测算,2017年驱动总成(电机+电控)市场规模将达到125亿元左右,未来三年新能源汽车驱动总成(电机+电控)市场复合年均增长率(CAGR)将达35%,到2020年市场规模超300亿元。

众所周知,中国作为全球最大的新能源汽车市场,未来新能源乘用车预计2018-2020年产量为81万辆、123万辆和175万辆;新能源客车成长高峰已过,未来将保持稳定增长,预计2018-2020年产量为12.5万辆、12.9万辆和13.3万辆;新能源专用车有望受益于物流车等电动化替换,未来有望进入快速成长期,预计2018-2020年产量为10.7万辆、12.8万辆和15.3万辆。2018-2020年新能源车总产量预计为104.3万辆、148.4万辆和203.4万辆。

图示:2014-2020我国新能源汽车产量及对应电机需求量预测表

而受益于未来新能源车产销增长,每车一套电机计算,2018-2020年新能源车电机需求量预计为104.3万套、148.4万套和203.4万套,其市场规模可达190亿。   图示:2014年-2020年新能源电机市场规模展望

永磁同步电机成电机市场主流

据了解,永磁同步电机作为市面上主流的驱动电机,相较其他电机,具有功率密度大、效率高、体积小、重量轻、结构多样化以及应用范围广的优势。相关数据表明,2017年1-10月我国新能源汽车在乘用车领域,永磁同步电机占比78.1%;客车领域,永磁同步电机占比94.6%;专用车领域,永磁同步电机占比78.6%。   图示:前五批推荐车型目录电机类型分布

目前,比亚迪、宇通客车、安徽巨一、联合汽车电子等企业所有电机产品均使用永磁同步技术                图示:国内整车汽车使用电机明细表

电机电控集成化成行业发展趋势

截至目前,国内新能源汽车电机普遍可以满足市场要求,电动汽车资源网获悉,电机电控集成化已成为行业共识,随着新能源乘用车放量,新能源汽车产业链细分化、精尖化趋势明显。

汇川技术相关负责人在接受电动汽车资源网采访时表示,作为新能源客车电控市场份额最高的企业,公司已经开始布局新能源物流车及乘用车电控及动力总成系统,并与国外先进企业合作。凭借工控行业积累的技术基础及海外企业的先进经验,公司在新能源汽车电机电控领域有望成长为国内最有竞争力的企业之一。

大洋电机就电机行业未来的发展提到,“公司通过收购上海电驱动、参股巴拉德、拓展新能源汽车运营平台业务等已经完成了对新能源汽车产业链的战略布局,并形成产业链闭环。”他还表示,想要进一步提升企业影响力,提升产品自身的性能至关重要。

业内专家认为,驱动电机的未来技术发展趋势:

第一,电机电控的模块化和集成化,通过电机与电控的集成,实现减少零部件空间尺寸,提升汽车空间利用率的目的。

第二,控制噪音,增强舒适性,通过“电机+电控”的动力总成模式取代传统车“发动机+变速器”的动力总成模式,降低车辆运行过程中噪音,增强舒适性。

第三,提升电机性能参数,新能源汽车对电机的调速范围、转矩和功率密度等都提出了很高的要求,这就进一步要求企业一方面从原材料入手,采购性能优异的材料保证电机性能的实现,同时通过自动化生产线等方式提升电机制造及装配水平,保证产品质量。

永磁同步电机和异步电机的区别:

 

永磁同步电机

 

永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机,永磁体作为转子产生旋转磁场,三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应,感应三相对称电流,此时转子动能转化为电能,永磁同步电机作发电机用;此外,当定子侧通入三相对称电流,由于三相定子在空间位置上相差120度,所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场,转子旋转磁场中受到电磁力作用运动,此时电能转化为动能,永磁同步电机作电动机用。

 

结构:

 

永磁同步电机主要是由转子、端盖及定子组成,一般来说,永磁同步电机的最大特点是它的定子结构与普通的感应电机的结构非常的相似,主要是区别于转子的独特结构与其它电机形成了差别。和常用的异步交流电机的最大不同则是转子独特的结构,在转子上放有高质量的永磁体磁极。

 

特点:

 

(1)本身的功率效率高以及功率因数高

(2)发热小,因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小

(3)系统采用全封闭结构,无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声,免润滑油、免维护

(4)允许的过载电流大,可靠性显著提高

(5)整个传动系统重量轻,簧下重量也比传统的轮轴传动的轻,单位重量的功率大

(6)由于没有齿轮箱,可对转向架系统随意设计:如柔式转向架、单轴转向架,使列车动力性能大大提高。

 

缺点:

存在最大转矩受永磁体去磁约束,抗震能力差,高转速受限制,功率较小,成本高和起动困难等。

 

交流异步电机

 

当电动机的三相定子绕组通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。当导体在磁场内切割磁力线时,在导体内产生感应电流,“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

 

结构:

异步电动机的结构可以分为定子、转子两大部分,此外还有端盖、风扇等附属部分。定子就是电机中固定不动的部分,转子是电机旋转部分。由于异步电动机的定子产生励磁旋转慈场,同时从电源吸收电能,并产生且通过旋转磁场把电能转换成转子上的机械能,所以与直流电机不同,交流电机定子是电枢。另外,定、转子之间还必须有一定的间隙(称为空气隙),以保证转子自由的转动。

 

(1)三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠

(2)价格便宜、过载能力强

(3)使用、安装、维护方便等特点

功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差。
 

总结:

上面简单阐述了一下永磁同步电机和异步交流电机的工作原理结构和优缺点等,其实,不同行业的需求不同,所选择的电机也不同。首先电动汽车动力性能体现在最高时速和百公里加速时间两个方面,它由电机输出功率决定,电机输出功率则由转速和扭矩决定,特斯拉采用三相感应电机,即三相交流异步电机,可以通过超高电压及弱磁驱动,实现超10000转的高转速,同时通过驱动变频器等电机控制系统,可实现电机在600Nm的大扭矩运行,由此保证特斯拉电机输出高功率,从而提升特斯拉动力性能,这也是特斯拉为什么钟情于交流异步电机的原因。

 

部分文章来源:电动汽车资源网 桃子  整理:高效电机及系统节能

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