如同引擎是汽車的心臟一般,本文將介紹的便是推動電動車前進的核心元素: 馬達。
與傳統汽車憑藉引擎作為動力來源不同,電動車靠的是電動馬達與電池組的設計,而馬達的結構相對簡單,由固定的「定子」和旋轉的「轉子」組成。透過電磁感應原理,產生「同性相吸、異性相斥」的作用,使轉子運動並產生動能。各種馬達都遵循這一原理,只是產生磁場的方式有所不同。根據電流形式,馬達主要分為直流和交流兩大類。
直流馬達又分為「無刷」和「有刷」兩種。直流馬達易於控制且結構簡單,但在高溫或易燃環境下的表現不佳,因此就不適合作為電動車的動力來源。
交流馬達則具有高效率和輸出能力強的特點,是電動車的主要動力來源。
而交流馬達又細分為「永磁馬達」和「感應馬達」兩種,區別在於轉子的不同。永磁馬達具有內置磁場,而感應馬達則無,因此也被稱為「感應非同步馬達」。
感應馬達由於簡單的結構、易於維護和較低的成本,得到廣泛應用。然而,在相同功率下,永磁同步馬達由於體積小、重量輕、效率高等優勢,因此目前多數電動車使用永磁馬達。
永磁馬達的關鍵在於其轉子由永久磁鐵製成,因此不需通電即具有磁場,使其體積更小。同時,能在短時間內達到高轉速、輸出能力更快且耗能更少。
只是,永久磁鐵的主要原料,如釹鐵硼等稀土金屬由於資源有限,導致製造成本較高。
因此,目前車廠們對於馬達的發展主要朝兩個方向進行:低成本高耗能或是高效率、高成本。
對於電動車的驅動馬達而言,提升電壓有助於增加功率密度、減少能源損耗、延長續航里程等優勢。因此,第三代碳化矽 (SiC) 半導體的應用變得必要。電壓越高,能源損耗越低、輸出功率越高。然而,若應用於平價版電動車,較高的成本可能會影響價格和利潤。或許,這也就解釋了特斯拉在投資者大會上提到將降低下一代電動車中碳化矽應用量 75% 的關鍵因素。
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