從能量守恒的角度來看，傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)通過化學(xué)能變成機(jī)械能，即便熱效率能達(dá)到夸張的50%，其能量轉(zhuǎn)化率也非常低，畢竟發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量還要經(jīng)過變速箱、傳動(dòng)軸才能抵達(dá)車輪，同時(shí)還有一部分能量通過排氣和冷卻系統(tǒng)浪費(fèi)掉了。而電動(dòng)車則不一樣，動(dòng)力電池中的化學(xué)能通過電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生電流，再通過電纜直接帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)做功，其能量利用率可達(dá)到80%-90%。舉個(gè)簡單的例子，百公里電耗16kWh的電動(dòng)車，每行駛一百公里消耗16X3.6X10^6=5.76X10^7焦耳能量。對(duì)比百公里油耗為8L的燃油車，一升汽油的質(zhì)量大約為0.73kg，汽油熱值為4.6*10^7J/kg，百公里消耗0.73X8X4.6X10^7=2.686*10^8焦耳能量，是電動(dòng)車的5倍之多。而電動(dòng)車損失的10%-20%能量消耗在電池內(nèi)阻、電控系統(tǒng)和電機(jī)內(nèi)部，其中大部分的能量損失在電機(jī)。所以，如果電機(jī)的能量利用率能再提高，可以進(jìn)一步節(jié)省電能提升續(xù)航里程。本篇我們就來研究下電機(jī)的兩種主要形式，交流異步與永磁同步，它們有何優(yōu)缺點(diǎn)。

　　三相交流異步電機(jī)也叫感應(yīng)電機(jī)，由外殼固定的定子，和里面的轉(zhuǎn)子組成。定子由硅鋼片疊壓，并在其上繞上線圈（繞組），給線圈通電即能產(chǎn)生磁場。由于使用的是三相交流電，所以，線圈在定子內(nèi)每120度為一個(gè)單元，共三個(gè)單元，相互對(duì)稱排列。三個(gè)獨(dú)立繞組組合在一起形成一個(gè)360度的圓柱形定子。轉(zhuǎn)子鐵芯同樣由硅鋼片疊壓而成，其上也繞上導(dǎo)電桿（繞組）。轉(zhuǎn)子是不通電的，轉(zhuǎn)子的電流來自于切割定子的磁力線，所以叫感應(yīng)電機(jī)。

　　定子通電產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子則在定子產(chǎn)生的磁場中做“導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)”，產(chǎn)生了感應(yīng)電流。這個(gè)電流在旋轉(zhuǎn)的磁場中又受到安培力的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，但是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子產(chǎn)生的磁場的速度不一樣，也就是“異步”的意思。

　　交流異步電機(jī)中，由于沒有磁鐵，磁場來自于定子中的通電繞組，所以外界環(huán)境不會(huì)影響它的性能，可靠性高、成本低、對(duì)溫度不太敏感，所以很多高性能電動(dòng)車會(huì)用交流異步電機(jī)，如特斯拉前后雙電機(jī)車型，前面的電機(jī)就用到交流異步電機(jī)。缺點(diǎn)也比較明顯，就是功率密度低，想提高功率只能把電機(jī)做的越來越大，會(huì)占用電動(dòng)車更多的空間。同時(shí)，還需要逆變器將電池輸出的直流電變成交流電，逆變器也會(huì)損耗一部分電能。

　　在說永磁同步電機(jī)前，我們先來看看小時(shí)候玩的四驅(qū)車電機(jī)。它由強(qiáng)磁鐵、繞組轉(zhuǎn)子、碳刷組成，一個(gè)好的高速小馬達(dá)價(jià)格在大幾百元。四驅(qū)車上用的小馬達(dá)叫直流永磁碳刷電機(jī)，看名字，與直流永磁同步電機(jī)差不多了。

　　直流永磁同步電機(jī)也是由繞組、強(qiáng)磁鐵組成，為了省去碳刷這個(gè)耗材，它將定子做成了繞組（與交流異步電機(jī)相似），而轉(zhuǎn)子則由永磁材料打造。工作原理如下：

直流永磁同步電機(jī)工作原理

　　給定子上的線圈通斷電，每120°（上圖綠藍(lán)紅線圈）就會(huì)制造一個(gè)吸引轉(zhuǎn)子永磁體的磁場，從而使轉(zhuǎn)子瞬間旋轉(zhuǎn)，不存在時(shí)間差所以叫同步電機(jī)。直流永磁同步電機(jī)的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)子上的永磁材料，現(xiàn)在多數(shù)用的是釹鐵硼材料制作，而釹則來自于稀土，成本較高。直流永磁同步電機(jī)的優(yōu)勢是能量轉(zhuǎn)換效率高、體積小功率大，多用在長續(xù)航電動(dòng)車上，以及部分混動(dòng)車的變速箱中；缺點(diǎn)也比較明顯，就是永磁材料容易受熱而發(fā)生退磁，所以要對(duì)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)多費(fèi)心。如某些主機(jī)廠宣傳的：彈射起步10次不衰減，高速巡航不衰減等，其實(shí)就是電機(jī)、電池的冷卻系統(tǒng)比較強(qiáng)大。

　　不論是交流異步電機(jī)，還是直流永磁同步電機(jī)，都被大量應(yīng)用在純電動(dòng)車上。而永磁同步電機(jī)逐漸成為大趨勢，但用于稀土材料稀缺原因，很多國外車企更喜歡用交流異步電機(jī)，并且努力提高其功率密度。像特斯拉的交流異步電機(jī)相比其他家的鋁轉(zhuǎn)子，特斯拉采用了銅轉(zhuǎn)子并擁有專利技術(shù)，讓交流異步電機(jī)也能做到體積小功率高。最后我們?cè)谕ㄟ^一個(gè)動(dòng)畫視頻再加深下記憶：