电机主要由定子、转子、机械结构三大部分组成。与一般工业用电机不同,用于汽车的驱动电机应具有调速范围宽、起动转矩大、后备功率高、效率高的特性,另外还要求可靠性高、耐高温及耐潮、结构简单、成本低、维护简单、适合大规模生产等。
电动汽车的电机有三种主要形式:异步电动机、开关磁阻电动机和永磁同步电动机。异步电机的优点是成本低、工艺简单,而且能忍受大幅度工作温度变化,但缺点是异步电机的重量和体积偏大,续航里程较短,主要用于空间要求较低、且速度性能要求不高的电动客车、物流车、商用车等车型中。
开关磁阻电机作为一种新型电机,结构最为简单,同时适用于恶劣环境,但其控制系统设计最为复杂,且在实际运转过程中,电机本身发出较大噪音以及震动,在负载运行下尤为明显。
永磁电动机具有较高的功率及质量比,体积更小,质量更轻,比其他类型电动机的输出转矩更大,电动机的极限转速和制动性能突出,且震动小,其缺点在于高速运行时控制复杂,高温时存在永磁体退磁问题。对于电机来说,批量生产的可靠性和成本,比方案本身更为重要,其中永磁同步电动机为目前技术主流。
新能源乘用车永磁同步电机优势明显。目前,永磁同步电机主要应用于体积小,且速度、操控性能要求较高的电动乘用车领域,部分中小型客车亦开始尝试使用永磁电机作为驱动源。因此,以丰田汽车和本田汽车为代表的国际化制造商以及国内一汽、东风、长安、奇瑞等厂商均在其新能源汽车中采用了永磁电机方案。
参考观研天下发布《2018年中国电机行业分析报告-市场运营态势与发展前景研究》
另外,近几年来,随着电子电力技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机也得到了迅速推广。因此,目前业内普遍认为永磁同步电机是最合适新能源汽车的电机类型。
原材料端,永磁同步电机成本主要由永磁体(钕铁硼)、硅钢片和制造费用构成。其中,虽我国稀土资源丰富,但随着新能源汽车爆发式增长,加之环保整治深化及国储招标正常化影响,预期铷铁硼磁材需求量随之增长,预计在未来三到五年电机电控制造商存在永磁体涨价压力;而近年来,在供给侧改革和环保的双重压力下,钢铁去产能仍在“三去一降一补”中首当其冲,其中硅钢产能过剩严重,竞争较为激烈,可期未来三到五年价格上涨幅度不大,甚至存在钢价稳定盘整可能。
国内驱动电机技术成熟,与国外差距较小。目前国内已在高性能导磁硅钢、高性能稀土永磁材料以及高可靠性车用电机位置转速传感器等关键共性技术方面取得了突破,促进我国稀土永磁同步电机向高速、高转矩、大功率方向发展。针对高端乘用车对高转速和高功率密度的要求,我国已研制出功率密度超过 3.0kW/kg 的高速高密度永磁同步电机,并成功应用于多款新能源车型,在该领域我国已逐步缩小了同国外先进水平的差距。
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