近期，特斯拉Model3首批车辆交付用户，电动汽车市场再度引发热议。在小型轿车驱动马达领域，特斯拉采用的交流异步电机与比亚迪的稀土永磁电机成为两大代表。今天，让我们一起来了解稀土永磁电机的一些相关知识。
稀土永磁电机的演进历程
早在19世纪20年代，世界上第一台电机问世，其转子部分即为永磁体，用以产生励磁磁场。然而，当时使用的永磁材料为天然磁铁矿石（Fe3O4），磁能密度低，制成的电机体积庞大，不久后被电励磁电机取代。随着技术的进步，永磁材料的选择也经历了多次变迁。其中，稀土材料因其优异性能脱颖而出，因此采用稀土永磁材料的电机被称为稀土永磁电机。
稀土永磁电机的结构与原理
从结构上看，稀土永磁同步电机主要由转子、端盖和定子等部件组成。与特斯拉采用的交流感应异步电机相比，永磁同步电机的定子结构与普通感应电机相似，但转子结构独特，形成了差异。在转子上放置高质量的永磁体磁极（稀土），使得永磁同步电机分为内嵌式、面贴式和插入式三大类。它们的工作原理基本相同：在定子绕组中通入三相电流，形成旋转磁场，永磁体的磁极固定，根据磁极的同性相吸异性相斥原理，带动转子旋转。
稀土永磁电机的技术难题
1. 控制问题：永磁电机制成后不需外界能量维持磁场，但调节、控制磁场困难。永磁发电机难以调节输出电压和功率因数，永磁直流电动机不能通过改变励磁调节转速。
2. 成本问题：稀土永磁材料价格昂贵，稀土永磁电机成本高于电励磁电机，需通过高性能和运行费用节省来补偿。因此，永磁电机适用于小功率场合。
3. 退磁问题：稀土永磁电机对工作环境要求严格，超过180℃的稀土永磁材料将出现不可逆退磁和失效，剧烈振动或温差较大时易断裂，材料易氧化腐蚀，需进行表面涂装。稀土永磁电机对过载敏感，过载可能导致永磁材料退磁。此外，电磁负荷高，磁场难以调节，动力控制系统比感应电机复杂得多。
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总之，稀土永磁电机研发过程中困难重重。然而，汽车工程师们不懈努力，终将突破瓶颈，让大众受益于科技带来的便利。
主流新能源汽车驱动电机的差异
新能源汽车驱动电机主要有永磁同步、交流异步和开关磁阻三大类，各有应用场合。
稀土永磁同步电机
体积小、质量轻，功率密度大，可靠性高，调速精度高，响应速度快。由于功率密度高，工作效率*高可达97%，为车辆提供*大动力和加速度，适用于对能量体积比要求*高的新能源乘用车。
缺点是*大功率较低，成本较高。交流异步电机价格低、运行可靠，但功率密度低、控制复杂、调速范围小。价格优势使其在新能源客车中应用较广。
感应（异步）电动机
能承受大幅度的工作温度变化，输出扭矩可在大范围内调整，无需散热机构，重量轻，类似西瓜大小，重量不超过52公斤。转速区间可达0-12000转，无需安装传动机构。在新能源汽车中，车身重量优势显著。
缺点是转子旋转速度难以控制，能耗较大，功率因数滞后，结构复杂，控制系统复杂，制造成本高。
开关磁阻电机
价格低、电路简单可靠、调速范围宽，但震动、噪音大，控制系统复杂，对直流电源产生大脉冲电流。主要用于大型客车和比亚迪电动车。
目前，日韩车系多采用永磁电机，转速区间和效率相对较高，但需使用昂贵的永磁材料钕铁硼；欧美车系多采用交流感应电机，主要原因是稀土资源匮乏，以及降低电机成本考虑。其劣势在于转速区间小、效率低，需更高性能的调速器匹配。
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