一、 关于有刷电机和无刷电机优劣分析
1、有刷电机
有刷电机结构简单,采用碳刷进行电机换向。因此在最早的发展期间电机大部分都采用了有刷电机。其目的就是为了成本控制,便于生产制造。单有刷电机有个很明显的缺点就是能耗效率不高以及使用寿命短。其表现在电机碳刷在电机使用超过几百个小时之后开始出现磨损疲劳。受限于材料科学的瓶颈和成本,碳刷寿命到达了极限使用时间。随着科技的发展和国家能耗的要求的出台和实施,有刷电机有着逐渐被无刷电机替代的趋势。
2、无刷电机
无刷直流电机是目前科技发展的主流方向之一。其有着效率高、功耗低,寿命长、无噪音是它的优点所在。相比有刷电机,无刷电机取消了碳刷换向结构,采用电子控制技术进行绕组换向操作,没有定期更换碳刷的成本。因此从市场需求来分析,电机发展会出现大量采用无刷电机的情况出现,也是电机技术发展必然的结果。
二、 关于交流感应电机和直流永磁同步电机的分析
1、交流感应式电机,
交流感应电机也被称之为异步电机,“异步”之称来源于此类电机的转速与频率不一致,有转差率的存在。其特点是采用了绕组感应生磁,磁性都是由转子定子的线圈感应产生的。优点是成本低、寿命长、便于维护。使用场景是大部分工厂大功率设备。因此也可以体现出交流感应电机对恶劣环境的适应性和抗震动都是有很大优势的。缺点是此类电机不太适应于小功率设备产品上。其存在的高功耗的缺点在小型设备上尤为明显。比如早期新能源汽车特斯拉都是采用交流感应电机,虽然特斯拉使用了铜转子专利来降低转子电阻来提高效率,但出于功耗和续航里程等性能的考量,后期依然换成了永磁同步电机。
2、永磁直流同步电机
永磁直流同步电机,顾名思义它的磁性是由永磁体提供的。相同功率的情况下与感应电机相比体积更小、功率密度更高、控制简单等优点。因此在低功率以及小型设备上有着天然的优势存在。尤其在中低转速使用场景下,功耗与感应电机相比低10%~20%左右。缺点是永磁体在恶劣环境,例如高低温环境变化情况下有退磁风险。而且永磁电机的制造中、有一项关于稀土资源的成本问题。这也是永磁同步电机成本较高的原因,而在新能源汽车领域,大部分车企都采用了永磁同步电机,只有在美国、日本等稀土资源非常稀缺国家的少部分新能源汽车采用了感应式电机。而我国稀土资源非常丰富,这也是我们新能源汽车飞速发展的原因之一。
三、总结
随着科技的发展,我国马达驱动领域,电机的国产替代已经有很大的成就,但在电子控制技术领域与其他国外经验非常多的公司相比仍有些差距存在。电机的发展究竟该选择哪个方向、技术瓶颈又有哪些都是我们需要考虑的问题。例如美国、日本等国家因稀土资源匮乏导致他们主推感应电机一样,我国虽然稀土资源丰富,但它不是无限的,过渡的开采使用都是使稀土资源的价格波动。
因此电机的发展是多元化的,各种形式结构技术都有其自身的适应领域。并非需要我们“孤注一掷”,而是放宽视野,研发投入不同的技术领域、用差异化的技术去应对不同的应用场景。这样才是一个合理健康的发展方向。