- 關(guān)于5類(lèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)選型白皮書(shū)- 文字原創(chuàng)，素材來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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導(dǎo)語(yǔ)：為何部分新能源汽車(chē)能實(shí)現(xiàn)“彈射起步”與超長(zhǎng)續(xù)航，而部分車(chē)型卻動(dòng)力孱弱、續(xù)航焦慮？答案隱藏在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)基因中。作為新能源汽車(chē)的“動(dòng)力心臟”，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類(lèi)型、設(shè)計(jì)與材料選擇直接決定了車(chē)輛的動(dòng)力響應(yīng)、能效表現(xiàn)及駕駛體驗(yàn)。

本文將從技術(shù)特性、應(yīng)用場(chǎng)景及產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)三個(gè)維度，解析五大主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)路線(xiàn)，為我們提供選型參考。

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目錄

第一曲：5類(lèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型指南：效率、可靠性與技術(shù)路徑簡(jiǎn)析

1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型的核心邏輯：性能與成本的平衡術(shù)

2. 五大驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)路線(xiàn)解析

2.1 直流電機(jī)（DC Motor）：電動(dòng)化的先驅(qū)

2.2 感應(yīng)電機(jī)（三相異步電機(jī)）：特斯拉的成本哲學(xué)

2.3 永磁同步電機(jī)（PMSM）：效率王者的統(tǒng)治時(shí)代

-> 補(bǔ)充說(shuō)明：內(nèi)置式永磁同步電機(jī)（IPMSM）

2.4 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）：無(wú)稀土技術(shù)的破局者

2.5 軸向磁通電機(jī)（AFM）：性能怪獸的崛起

3. 一張表說(shuō)明：5種技術(shù)路線(xiàn)對(duì)比與選型建議

4. 結(jié)語(yǔ)

第二曲：永磁同步電機(jī)深度解析

第三曲：感應(yīng)電機(jī)深度解析

第四曲：開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)深度解析

第五曲：直流電機(jī)深度解析

第六曲：軸向磁通電機(jī)深度解析

注：以上內(nèi)容節(jié)選，完整內(nèi)容知識(shí)星球中發(fā)布（點(diǎn)擊"閱讀原文"加入）

01

驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型的核心邏輯：性能與成本的平衡術(shù)

電機(jī)作為新能源動(dòng)力系統(tǒng)的"動(dòng)力心臟"，必不可少。"百人百性"，電機(jī)也是如此。作為一個(gè)定制化程度極高的組件，電機(jī)要根據(jù)車(chē)輛的應(yīng)用場(chǎng)景、整車(chē)構(gòu)型和性能參數(shù)、動(dòng)力拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。即便如此，大道至簡(jiǎn)，新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型本質(zhì)還是：技術(shù)特性與商業(yè)化需求的博弈。車(chē)企一般在以下關(guān)鍵指標(biāo)中尋求平衡：

效率與能耗：電機(jī)效率每提升1%，同等電池容量下續(xù)航可增加3-5公里

功率密度：決定電機(jī)體積與整車(chē)空間利用率

成本結(jié)構(gòu)：材料成本（如稀土永磁體）占比可達(dá)40%

可靠性：高溫、高濕、高頻振動(dòng)等工況下的穩(wěn)定性

技術(shù)成熟度：量產(chǎn)良品率、供應(yīng)鏈穩(wěn)定性及維修便利性

下面，我們從技術(shù)特性、應(yīng)用場(chǎng)景及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用三個(gè)維度，解析五大主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)路線(xiàn)，為車(chē)企與消費(fèi)者提供選型參考。

02

五大驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)路線(xiàn)解析

2.1 直流電機(jī)（DC Motor）：電動(dòng)化的先驅(qū)

技術(shù)原理：通過(guò)電刷與換向器實(shí)現(xiàn)電流換向，將直流電轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

歷史地位：曾主導(dǎo)早期電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)，通用EV1（1996）即采用直流電機(jī)。

優(yōu)劣勢(shì)：

優(yōu)勢(shì)：控制簡(jiǎn)單、調(diào)速范圍廣、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

劣勢(shì)：效率低（峰值約85%）、體積大、碳刷磨損導(dǎo)致維護(hù)成本高

應(yīng)用場(chǎng)景：

• 僅存于低速電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域（如景區(qū)觀(guān)光車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)）
• 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)或特殊工業(yè)設(shè)備

2.2 感應(yīng)電機(jī)（三相異步電機(jī)）：特斯拉的成本哲學(xué)

技術(shù)原理：基于電磁感應(yīng)定律，定子繞組通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子因感應(yīng)電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

轉(zhuǎn)子為鼠籠式結(jié)構(gòu)（銅條或鋁條），無(wú)需永磁體

銅條轉(zhuǎn)子效率更高但成本高，鋁條轉(zhuǎn)子性?xún)r(jià)比更優(yōu)

優(yōu)劣勢(shì)

優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)稀土依賴(lài)、耐高溫

劣勢(shì)：效率低于PMSM，低速區(qū)效率低（低于88%）、功率密度較低

典型應(yīng)用

特斯拉Model 3/Y前軸電機(jī)

特斯拉Model S/X后軸電機(jī)

豐田Mirai氫燃料電池車(chē)

2.3 永磁同步電機(jī)（PMSM）：效率王者的統(tǒng)治時(shí)代

技術(shù)原理：轉(zhuǎn)子嵌入永磁體（如釹鐵硼），定子繞組通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)。

技術(shù)突破：

效率峰值突破96%，高功率密度達(dá)

內(nèi)置式永磁同步電機(jī)（IPMSM）通過(guò)弱磁擴(kuò)速技術(shù)，高速性能提升30%

優(yōu)劣勢(shì)

優(yōu)勢(shì)：體積小、效率高、響應(yīng)快、功率密度大

劣勢(shì)：依賴(lài)稀土材料（成本占比40%）、高溫性能衰減

典型應(yīng)用

比亞迪DM-i系統(tǒng)（發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)深度耦合）

特斯拉Model 3/Y后軸電機(jī)（作為主驅(qū)動(dòng)力源）

德系豪華品牌全系切入（寶馬i4、奔馳EQ系列）

豐田/本田混動(dòng)系統(tǒng)（如卡羅拉雙擎、雅閣混動(dòng)）

補(bǔ)充說(shuō)明：內(nèi)置式永磁同步電機(jī)（IPMSM）

內(nèi)置式永磁同步電機(jī)（IPMSM）是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的永磁同步電機(jī)（PMSM）類(lèi)型。什么造就了其"最為廣泛"？其核心優(yōu)勢(shì)在于：

高效能表現(xiàn)：通過(guò)優(yōu)化磁路設(shè)計(jì)，電機(jī)效率進(jìn)一步提升，尤其在高速工況下仍能保持95%以上的高效運(yùn)行；

弱磁擴(kuò)速能力：采用獨(dú)特的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)（如“V”型或“U”型磁鋼排列），在弱磁控制下可實(shí)現(xiàn)超過(guò)基速2-3倍的調(diào)速范圍，適配高速巡航場(chǎng)景；

高速性能突破：通過(guò)減少轉(zhuǎn)子表面渦流損耗、強(qiáng)化機(jī)械強(qiáng)度，加上其天生的"內(nèi)置"特性，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)18000rpm以上，滿(mǎn)足800V高壓平臺(tái)對(duì)功率密度的嚴(yán)苛要求。

技術(shù)原理：

IPMSM將永磁體嵌入轉(zhuǎn)子內(nèi)部，而非表面貼裝。這種設(shè)計(jì)使磁路更易調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)整磁鋼位置與角度，可平衡直軸與交軸電感（Ld與Lq），實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的矢量控制。例如，特斯拉Model 3/Y后軸IPMSM通過(guò)優(yōu)化磁鋼分布，在弱磁下高速功能仍能維持不錯(cuò)的效率。

應(yīng)用場(chǎng)景：

• 乘用車(chē)領(lǐng)域：比亞迪DM-i混動(dòng)系統(tǒng)、豐田THS混合動(dòng)力系統(tǒng)均采用IPMSM，兼顧城市低速工況的高效率與高速巡航的強(qiáng)動(dòng)力輸出；
• 高性能電動(dòng)車(chē)：保時(shí)捷Taycan Turbo S前軸IPMSM通過(guò)弱磁控制實(shí)現(xiàn)250km/h極速，同時(shí)保持92%的系統(tǒng)效率；

2.4 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)（SRM）：無(wú)稀土技術(shù)的破局者

技術(shù)原理：基于磁阻最小化原理，通過(guò)定子繞組脈沖電流產(chǎn)生交替磁場(chǎng)，吸引轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)

|SysPro備注，多解釋下什么是磁阻最小化原理。通俗點(diǎn)講“哪里磁阻小，磁力線(xiàn)就往哪里走”，通過(guò)不斷改變定子繞組的通電狀態(tài)，使得轉(zhuǎn)子被吸引到磁阻最小的位置，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。所以，它不像傳統(tǒng)的永磁電機(jī)那樣使用永磁體來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)，而是利用磁阻的變化來(lái)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

轉(zhuǎn)子無(wú)復(fù)雜繞組、無(wú)永磁體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化非常簡(jiǎn)單

不使用昂貴的稀土材料（如永磁體），成本相對(duì)較低

轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，適合高速旋轉(zhuǎn)

需運(yùn)行過(guò)程中，力矩波動(dòng)相對(duì)較大，配合主動(dòng)降噪技術(shù)（噪聲較PMSM高8-10dB）

|SysPro備注：這是因?yàn)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)矩是通過(guò)磁阻的變化來(lái)產(chǎn)生的，而磁阻的變化并不是完全連續(xù)的，這會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)波動(dòng)

優(yōu)劣勢(shì)

優(yōu)勢(shì)：無(wú)稀土依賴(lài)、高溫適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高

劣勢(shì)：控制算法復(fù)雜、噪聲振動(dòng)大、功率密度較低

典型應(yīng)用

蔚來(lái)ET7（作為輔助電機(jī)，驗(yàn)證高速工況優(yōu)勢(shì)）

電動(dòng)重卡、公共交通汽車(chē)（解決持續(xù)爬坡場(chǎng)景）

航空航天領(lǐng)域（耐高溫、抗輻射需求）

2.5 軸向磁通電機(jī)（AFM）：性能怪獸的崛起

技術(shù)原理：磁通方向垂直于旋轉(zhuǎn)軸，突破傳統(tǒng)徑向電機(jī)的空間限制。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)豐富多樣，通?？煞譃樗姆N主要類(lèi)型

單定子+單轉(zhuǎn)子：結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，適用于一些對(duì)空間要求不高但需要一定性能的場(chǎng)合

單定子+雙轉(zhuǎn)子：通過(guò)增加轉(zhuǎn)子數(shù)量，能夠在一定程度上提升電機(jī)的扭矩輸出和功率密度

單轉(zhuǎn)子+雙定子：通過(guò)雙定子的作用，進(jìn)一步優(yōu)化了磁場(chǎng)分布，提高了電機(jī)的效率和性能

多定子+多轉(zhuǎn)子：結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，但能夠提供更高的功率和扭矩，適用于對(duì)動(dòng)力性能要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景

技術(shù)壁壘

制造精度達(dá)微米級(jí)，良品率不足50%

碳化硅功率模塊成本是傳統(tǒng)硅基的3倍

圖片來(lái)源：Traxial

高端應(yīng)用

柯尼塞格Gemera（搭載Rimac電機(jī)，峰值扭矩1700N·m）

奔馳EQXX概念車(chē)（驗(yàn)證輪轂電機(jī)集成方案）

邁凱倫Artura插混車(chē)型（增程式動(dòng)力）

Formula E電動(dòng)方程式賽車(chē)（部分車(chē)型采用）

圖片來(lái)源：柯尼塞格

|SysPro備注：相關(guān)閱讀，星球內(nèi)點(diǎn)擊鏈接跳轉(zhuǎn)原文

03

一張表說(shuō)明：5種技術(shù)路線(xiàn)對(duì)比與選型建議

(知識(shí)星球發(fā)布)

...

04 結(jié)語(yǔ)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)路線(xiàn)選擇不僅是車(chē)企的“成本賬”，更是“技術(shù)賬”與“戰(zhàn)略賬”。

在PMSM主導(dǎo)市場(chǎng)的當(dāng)下，SRM與AFM的突破為商用車(chē)與高端車(chē)型提供了差異化選擇。未來(lái)，隨著材料科學(xué)、制造工藝與控制算法的協(xié)同進(jìn)化，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將向“更高效率、更低成本、更小體積”的方向持續(xù)演進(jìn)。我也相信，在中國(guó)龐大的應(yīng)用市場(chǎng)的催生下，我們的工程技術(shù)人員會(huì)開(kāi)發(fā)出更多更為先進(jìn)、全新概念的電機(jī)，推動(dòng)我們新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的變革。

這篇文章為大家?guī)?lái)總覽，后續(xù)，我們也會(huì)以此為開(kāi)篇詞、根據(jù)下面結(jié)構(gòu)對(duì)上述5大類(lèi)電機(jī)的技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)特征、控制策略、運(yùn)行特征、優(yōu)缺點(diǎn)、典型應(yīng)用進(jìn)行解構(gòu)，以幫助我們獲取全面且系統(tǒng)性的理解。感謝你的閱讀，希望有所幫助！

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以上內(nèi)容為電動(dòng)汽車(chē) · 5大驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型指南：原理、結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)劣勢(shì)、典型應(yīng)用的概述，完整解讀、技術(shù)報(bào)告、參考資料、方案資訊在在知識(shí)星球「SysPro系統(tǒng)工程智庫(kù)」中發(fā)布，歡迎進(jìn)一步查閱、學(xué)習(xí)，希望有所幫助！