汽車使用角：無磁電機和驅動器用于電動車

永磁體是大量家用和工業設備的緊要組件。它們在可再生能源范疇尤其緊要，包括電動車電動機。目前，這些磁鐵基于稀土元素釹和鏑，主要開采于中國(95%)。由于不斷張大的國內市場和將磁鐵制造業遷往中國的政策，出口受到限制，因而增加了成本。歐盟已開始致力于消除或大大減少對永磁體中重稀土的需求。他們正在研究一些新的微結構工程策略，這將大大改善純輕稀土元素磁體的性能。

目前，用于電動車的高功率密度電機主要依賴稀土基永磁電機。隨著成本的不斷提高，稀土磁性材料的限制和稀缺，行業開始從一個新的方向應對這一問題。在出現廉價的工程磁性材料之前，替代的機器類型可提供適宜的方案。無論是感應電機還是單獨纏繞式轉子電機，都在成為具吸引力的替代方案用于電動車電機。

感應電機(IM)是一種無磁選擇，長期以來一直受到一些電動車制造商的酷愛，作為永磁電機的替代品。它具有可靠性高、故障模式好、效率高等優勢。典型的電動車感應電機非常簡單，由一個繞線三相定子和一個鼠籠式轉子組成，如圖1所示。其工作模式相當簡單，當定子繞組以三相電壓供電時，會萌生電流，從而萌生磁場。定子旋轉磁場將電壓引入鼠籠式轉子。轉子的感應電壓引起電流和轉矩。定子的旋轉場與轉子的旋轉場相互作用。這樣會萌生扭矩，從而使電機軸旋轉。IM性能已被優化用于電動車，采用專有的轉子設計，用銅制造。

圖1.感應電機

最近出現了另一種電動車電機設計方案，即單獨勵磁同步電機(SESM)。其原理圖如圖2所示。這新的電動車電機技術，已普遍用于工業系統多年，是PM和IM的一種替代方案。這電機由繞線三相定子和繞線單相轉子組成。轉子是通過使用一對滑動環供電，由于可靠性問題這滑動環是不合需要的。但在這種結構下，轉子磁鏈可以筆直控制，在控制能力帶來很大的優點。永磁電機是為滿足低速、高轉矩要求而設計的大磁通電機。這大的磁通在高速時不合需要，非得通過使用磁場減弱來減少。這是一種辦法，其中定子創建一個計數器場，以減少由磁鐵萌生的磁場，以支持高速運行。由于SESM能完全控制轉子電流，因此轉子磁鏈可以依據高速運行時的要求降低磁通水平。順便說一句，這是一般的電動車花費大部分時間的操作點。

圖2.單獨勵磁同步驅動

這些替代的電機設計進一步聲明，電動/混動汽車(xEV)行業仍在基礎水平不斷發展，創新還將為半導體行業創造許多將來的設計機遇。安森美半導體正在開發一些勵磁模塊方案，用于控制SESM場線圈電流。

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