編譯 / 馬曉蕾編輯 / 塗彥平設計 / 趙昊然來源 / caranddriver，作者：DAN EDMUNDS

汽車發燒友一直對發動機狂熱，然而電動化勢不可擋，有些人的知識儲備可能需要更新了。

今天人們最熟知的是四沖程循環發動機，它也是大多數燃油車的動力來源。類似于内燃機的四沖程、二沖程和汪克爾（Wankel）轉子發動機，電動汽車電機可以按轉子的差異劃分為同步電機和異步電機，異步電機也稱為感應電機，而同步電機包含了永磁和電流激勵電機。

定子與轉子

所有類型的電動汽車電機都由兩個主要部分構成：定子和轉子。

定子 ▼

定子是電機中保持不動的部分，是電機的固定外殼，像發動機組一樣安裝在底盤上。而轉子是電機中唯一動的部分，類似于曲軸，它通過變速器和差速器将扭矩輸送出去。

定子由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。定子身上許多平行凹槽，裡面塞滿了相互連接的銅繞組。

這些繞組包含整齊的發夾形銅嵌件，增加了槽内的填充密度和線與線的直接接觸。密集的繞組提高了扭矩能力，而兩端交錯更整齊，減少了體積，使整體包裝更小。

定子與轉子 ▼

定子的主要作用是産生旋轉磁場（RMF），而轉子的主要作用是在旋轉磁場中被磁力線切割進而産生（輸出）電流。

電機使用三相交流電來設置旋轉磁場，其頻率和功率由響應加速器的電力電子設備控制。電池是直流（DC）設備，因此電動車的電力電子裝置包括一個DC-AC逆變器，為定子提供必要的交流電流，以創造最重要的可變旋轉磁場。

但值得指出的是，這些電機也是發電機，這意味着車輪将反向驅動定子内的轉子，在另一個方向誘發旋轉磁場，通過AC-DC轉換器将電力送回電池。

這個過程被稱為再生制動，産生阻力，使車輛減速。再生不僅是延長電動汽車續航能力的核心，也是高效混合動力汽車的核心，因為大量的再生可以提高燃油經濟性。但在現實世界中，再生的效率不如“溜車”的效率高，“溜車”可以避免能量損失。

大多數電動汽車依靠一個單速變速器來降低電機和車輪之間的旋轉速度。像内燃機一樣，電機在低轉速和高負荷時效率最高。

雖然一輛電動汽車可能在單齒輪的情況下達到不錯的續航水平，但質量較大的皮卡和SUV在高速行駛時會使用多速變速器增加續航裡程。

多擋位電動車并不常見，如今，隻有奧迪e-tron GT和保時捷Taycan(配置|詢價)使用雙速變速器。

三種電機類型

感應電機誕生于19世紀，它的轉子包含縱向的導電材料層或材料條，最常見的是銅，有時是鋁。定子的旋轉磁場在這些片狀物中感應出電流，這反過來又産生了一個電磁場（EMF），開始在定子的旋轉磁場内旋轉。

感應電機之所以被稱為異步電機，是因為隻有在轉子速度落後于旋轉磁場時，才能産生感應電磁場和旋轉扭矩。這類電機很常見，因為它們不需要稀土磁鐵，而且制造成本相對較低。但在持續高負荷時，它們的散熱能力會差一些，而且在低速時效率本身就較低。

永磁電機，顧名思義，它的轉子擁有自己的磁性，不需要動力來創造轉子的磁場。它們在低速時效率更高。這樣的轉子也與定子的旋轉磁場同步轉動，因此稱之為同步電機。

但是，用磁鐵簡單地包裹轉子也存在一定問題。首先，這需要更大的磁鐵，而且随着重量的增加，在高速情況下難以保持同步。但更大的問題是所謂的高速“反電磁場”，反向電磁磁場增加了阻力，限制了最高端功率，并産生多餘的熱量，可能會損壞磁鐵。

為了解決這個問題，大多數電動車永磁電機内部都安裝有永磁體（IPM），這些永磁體成對地滑入縱向的V型槽中，在轉子的鐵芯表面下排列成多個裂片。

V型槽可以使永磁體在高速下保持安全，但磁鐵之間産生了一個磁阻扭矩。磁鐵要麼被其他磁鐵吸引，要麼被其他磁鐵排斥，但普通的磁阻，會把鐵轉子的裂片吸引到旋轉磁場上。

永磁體在低速時發揮作用，而磁阻扭矩在高速時接管。普銳斯就是采用了這種構造。

最後一種類型電流激勵電機是最近才在電動汽車中出現的，上述兩種都屬于無刷電機，傳統觀念認為無刷電機是電動汽車唯一可行的選擇。而寶馬最近一反常态，在新的i4(配置|詢價)和iX(配置|詢價)車型上安裝了有刷電流激勵的交流同步電機。

這種類型的電機轉子與定子的旋轉磁場互動，與永磁轉子完全一樣，但不配備永磁體，而是采用了六個寬大的銅葉，用直流電池的能量來創造必要的電磁場。

這需要在轉子軸上安裝滑環和彈簧刷，因此有人擔心刷子會磨損、積灰而棄用這種方法。然而電刷陣列被封存在一個獨立的空間内，有一個可拆卸的蓋子，電刷磨損是否算得上一個問題還有待觀察。

不使用永磁體避免了稀土成本上升和采礦對環境的影響。這種方案也使得改變轉子的磁場強度成為可能，從而實現進一步優化。盡管如此，為轉子供電仍會消耗一定的功率，這使得這些電機的效率較低，特别是在低速時，創造磁場所需的能量占總消耗的比例較大。

在短短的電動車曆史中，電流激勵的交流同步電機算得上是新興事物，新想法還有很大的發展空間，而且已經有了重大轉折，比如，特斯拉從感應電機概念轉向永磁同步電機。而我們進入現代電動車時代還不到十年，一切才剛剛開始。

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