1、Model S/XModel 3:由感应电机转向永磁同步电机。
2012年特斯拉Model S上市,该车型定位高性能(197kW),彼时大功率车用永磁电机尚未成熟。而大功率感应电机相对成熟、成本低,且不受稀土资源制约,亦无高温下退磁的担忧。因此Model S搭载的是感应电机而没有选择永磁电机。感应电机具备成本低、功率高等优势,但同时也存在体积大、效率低而影响续航等缺点。随着电动化推进,在2017年推出的Model 3中开始转向使用永磁同步电机。相比感应电机,永磁同步电机体积小更紧凑,效率高而有利于续航且 更易控制,在Model Y中,特斯拉继续亦采用永磁同步电机方案。
参数 |
交流异步电机 |
永磁同步电机 |
功率密度 |
中 |
高 |
峰值效率(%) |
90-95 |
95-97 |
负荷效率(%) |
90-92 |
85-87 |
转速范围(r/min) |
12000-20000 |
4000-16000 |
可靠性 |
好 |
好 |
结构坚固性 |
好 |
一般 |
外形尺寸 |
中 |
小 |
电机重量 |
重 |
轻 |
控制性能 |
好 |
最好 |
代表车型 |
Model S |
Model 3 |
感应电机与永磁同步电机的材料成本对比。特斯拉电机中结构件(外壳+电机轴)、磁钢、铁芯(硅钢片)、漆包线价值量占比前四。电机价值量随功率增加而增加。以某款120kW永磁电机为例,其原材料成本约2800元,相同规格的感应电机由于用转子使用的线圈绕组而非磁钢,因此价格一般比永磁电机低15%左右。在该款120kW永磁电机中,价值量前四分别为磁钢、结构件(外壳+电机轴)、铁芯(硅钢片)、漆包线,单台价值量分别约为800/700/500/480,占比分别为29%/25%/18%/17%合计占电机价值量90%。
2、Model S/XModel 3/:Y双电机版本由前后均为感应电机向前感应后永磁电机转向。
2015年特斯拉推出双电机性能版车型Model S P85D,在前后轴同时使用交流异步电机。而到Model 3/Y的四驱高性能版时,则采用了感应(前)+永磁(后)搭配的方案。主要系感应电机高效区在高速、永磁电机高效区在低速,二者搭配有互补效应。而若采用两档永磁电机或单一大功率电机,成本高、冷却难度增加,实现技术难度较大。
3、Model3Model Y:由圆线向扁线切换。
目前电机多为圆线电机,绕组一般采用圆形细铜线。下一代电机则会采用扁线绕组。扁线电机相比圆线电机的优势在于:槽满率20%提升可使电机体积减小;宽截面使其电阻/温升减小50%/10%左右,输出功率更高,峰值功率密度可达4.4kW/kg,显著高于目前圆线电机的3.2-3.3kW/kg;在电机损耗中,铜耗占到65%,而在扁线电机中裸铜槽满率提高,有效绕组电阻降低,进而降低铜损耗。近期开始交付的搭载国产电机的Model Y中后电机采取了扁线绕组技术,预计Model 3亦会跟进,示范效应下扁线电机有望加速渗透。
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