穿梭在城市中的輕卡，越來越多的是電動卡車，因此電動卡車也逐漸走進卡友的視線中。

在政策法規上，電動卡車受到政府支持；日常使用上，電動卡車成本要比燃油卡車的成本低的多，且電動卡車控制更容易智能，更容易實現車聯網，但是電動卡車的發展一直很緩慢。

圖1：電動卡車（來源：卡車之家）

提到電動卡車，我們腦海中第一想法就是“電”。由此深入，電動卡車的核心技術可以簡稱為“三電”，即電機、電池、電控。今天小編就和車友讨論一下電機，重點說說各種電機的特點和基本原理。

今天咱們的讨論并不很深入，所以就簡單介紹一下類别和分類依據。

根據電流的直流和交流可以分為直流電機和交流電機，直流電機可以細分為有刷電機和無刷電機，交流電機還可以繼續分為單相和三相電機。

圖2：直流電機（來源：互聯網）

簡單說，直流和交流區别在于：直流電有正負極，電流有固定的方向，從正極流向負極；交流電是指大小和方向都随時間做周期性變化的電流，日常生活中的用電就是交流電，日常稱呼為“火線”和“零線”。在這裡多說一句“零線”并不是沒有“電”，隻是相對大地沒有電壓降，電壓降就電勢差，所以就相對的沒有電流。

根據轉差率可以分為同步電機和異步電機。繼續細分，同步電機根據磁場不一樣，有永磁同步電機，磁滞同步電機和磁阻同步電機；異步電機，有感應形式的，也有交流換向器形式的，而感應形式的有三相異步電機和罩極異步電機。

既然提到了轉差率，就得說說轉差率的概念了。隻有當閉合線圈有感應電流時，才存在驅動轉矩。轉矩由閉合線圈的電流确定，且隻有當環内的磁通量發生變化時才存在。因此，閉合線圈和旋轉磁場之間必須有速度差。因而，遵照上述原理工作的電機被稱作“異步電機”。

同步轉速(ns)和閉合線圈速度(n)之間的差值稱作“轉差”，用同步轉速的百分比表示。

s=[(ns-n)/ ns] x 100% （s為下标）運行過程中，轉子電流頻率為電源頻率乘以轉差率。當電動機起動時，轉子電流頻率處于最大值，等于定子電流頻率。

轉子電流頻率随着電機轉速的增加而逐步降低，并且處于恒穩态的轉差率與電機負載有關系。它既受到電源電壓的影響，又受到負載的影響。如果負載較高，則轉差率較大，或者電機供電電壓低于額定值，則轉差率增大。這裡就會引起我們思考另一個問題，同步電機和負載又是什麼關系呢，後面永磁同步電機的時候在讨論。

實際上，即使電壓正确無誤，如果供電頻率高于異步電機的額定頻率，一也未必能夠提高電機轉速。存在轉差率，帶負載的異步電機的轉速稍稍低于同步轉速。

還有其他的分類方式就不在一一叙述了。

電機的種類繁多，小編選取幾個具有典型特點的電機和大家探讨一下它們的工作原理。

1. 直流有刷電機

有刷直流電機是一種直流電機，有刷電機的定子上安裝有固定的主磁極和電刷，轉子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器進入電樞繞組，産生電樞電流，電樞電流産生的磁場與主磁場相互作用産生電磁轉矩，使電機旋轉帶動負載。由于電刷和換向器的存在，有刷電機的結構複雜，可靠性差，故障多，維護工作量大，壽命短，換向火花易産生電磁幹擾。

圖3：永磁同步電機（來源：互聯網）

2.永磁同步電機

首先“永磁同步電機”是交流電機，因為無論作為發電機還是電動機使用，它的定子繞組中電流都是交流的，而它的轉子上有永磁體，繞組上為感應電流。

“永磁”指的是電機的轉子（對旋轉電機）上有永磁材料。

“同步”指的是電機的轉速與電樞繞組中通入交流電的頻率能相同，而直流電的頻率是0，所以你隻要看到電機名字中有“同步”一詞，就立刻可以判斷它是屬于交流電機。

正如上面所提到的轉差率，如果負載增加，功角将增加，此時不會“失步”，依然是同步電機，如果負載繼續增加，此時電機就會失步，變為“異步”。

“失步”是一個很重要的概念，合理的“失步”，特别是啟動，加速時，因為所需力矩大，所以就不能保持轉子和電流頻率相同，進而“失步”。

在選擇合适電機情況下，轉子加速度慢于電機的旋轉磁場即轉子速度低于換相速度時，電機會産生失步，這是因為輸入電機的電能不足，産生的力矩無法使轉子速度跟上定子磁場的旋轉速度，從而引起失步。

3.三相異步電機

這種電機是我們生活中最常見的電機，三相異步電機是靠同時接入380V三相交流電源（的一類電動機，由于三相異步電機的轉子與定子旋轉磁場以相同的方向、不同的轉速成旋轉，存在轉差率，所以叫三相異步電機。

圖4：三相異步電機（來源：互聯網）

當電動機的三相定子繞組 通入三相對稱交流電後，将産生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中産生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下将産生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。

圖5：三相異步電機原理（來源：互聯網）

當導體在磁場内切割磁力線時，在導體内産生感應電流，“感應電機”的名稱由此而來。感應電流和磁場的聯合作用向電機轉子施加驅動力。

絕大部分廠商用的電機都是永磁同步電機，說到這裡就有個疑問，電池輸出的直流電為什麼要用交流電機呢？這就與永磁同步電機的特性有關：

永磁同步電機安裝在卡車上，結構簡單，永磁同步電機可以将電機整體地安裝在輪軸上，形成整體直驅系統，即一個輪軸就是一個驅動單元，省去了一個變速箱。

圖6：永磁同步電機（來源：互聯網）

永磁同步電機的特點主要有以下幾方面：

（1）永磁同步電機本身的功率效率高以及功率因數高;

功率效率高是很容易理解的，摩擦損耗低，自然功率效率高；談到功率因數，功率因數的大小與電路的負荷性質有關， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感性負載的電路功率因數都小于1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。

功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數，就是把電能轉換為自己想要功的能力。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大， 從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。

（2）相對應的還有其他的優勢，永磁同步電機發熱小，因此電機冷卻系統結構簡單、體積小、噪聲小，系統采用全封閉結構，無傳動齒輪磨損、無傳動齒輪噪聲，免潤滑油、免維護，永磁同步電機允許的過載電流大，可靠性顯著提高，整個傳動系統重量輕，單位重量的功率大。

小編盡可能把文章中的電機說清楚，但是依然有很多東西說不清楚。電機的種類有很多種，但都是大同小異，且都已經形成了标準，所以說，那些缺點和不足很難克服，我們最便捷、最經濟的做法就是突出主要矛盾，把我們最關心的方面放在首位。

電機方面的問題對電動卡車來說是細枝末節的小問題，正規廠商的主流産品還是值得信賴的，最後希望本文對車友有啟發。

本文特約作者：封狼居胥

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