化繁為簡(jiǎn)，解密特斯拉電機(jī)技術(shù)

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昨天講了：拆解特斯拉扁線電機(jī)Hair-Pin。今天再來(lái)一帖，講講特斯拉的電機(jī)技術(shù)

特斯拉，近幾年新能源汽車(chē)領(lǐng)域標(biāo)桿級(jí)的存在，曾經(jīng)一度通過(guò)親民的價(jià)格，高超的機(jī)械素質(zhì)贏得無(wú)數(shù)人的歡心，最近的這一段時(shí)間，不斷上漲的價(jià)格也并沒(méi)有對(duì)其影響很多，足見(jiàn)其優(yōu)秀的產(chǎn)品力，一個(gè)品牌之所以可以深入人心，必然是擁有優(yōu)秀的表現(xiàn)，對(duì)于電動(dòng)車(chē)而言，三電系統(tǒng)，即電池、電機(jī)、電控三大系統(tǒng)是重中之重，而作為產(chǎn)品標(biāo)桿級(jí)存在的特斯拉，在這三方面是不是也擁有標(biāo)桿級(jí)的實(shí)力呢？

對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)而言，電動(dòng)機(jī)水平的高低是最容易直觀地表現(xiàn)出來(lái)的，特斯拉目前的產(chǎn)品線中，擁有三種值得去說(shuō)明的電機(jī)，分別是感應(yīng)異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、以及Model S/X plaid版本上搭載的帶有碳纖維套子的電機(jī)，想要知道特斯拉電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，可以從這三個(gè)方面去進(jìn)行分析。

• 感應(yīng)異步電機(jī)
  
  

目前在可以買(mǎi)到的特斯拉車(chē)型中，四驅(qū)版本的特斯拉Model 3/Y的前電機(jī)，采用了內(nèi)部代號(hào)為3D3的感應(yīng)異步電機(jī)，該電機(jī)的最大功率為137kW，最大扭矩為219牛米，為了直觀的簡(jiǎn)單了解電動(dòng)機(jī)的好壞，需要引用一個(gè)公式：P=T*N/9550，在這其中，P為功率、T為扭矩、N為轉(zhuǎn)速，在通常情況下，N的數(shù)值越高，電機(jī)的性能越強(qiáng)，在知道P和T的數(shù)值的情況下，N便可以推導(dǎo)出來(lái)了，而公式也變成了：N=9550*P/T。

在講述特斯拉感應(yīng)異步電機(jī)之前，首先要了解一下什么是感應(yīng)異步電機(jī)；感應(yīng)異步電機(jī)相比永磁同步電機(jī)有兩個(gè)明顯的區(qū)別，感應(yīng)異步電機(jī)內(nèi)部沒(méi)有永磁體，且定子與轉(zhuǎn)子不是同步的，簡(jiǎn)單理解，感應(yīng)異步電機(jī)具有以下數(shù)個(gè)特點(diǎn)：電機(jī)尺寸偏大、成本低、耗電量大、最高輸出轉(zhuǎn)速更高、爆發(fā)力更強(qiáng)，對(duì)于如今追求極致續(xù)航里程的電動(dòng)車(chē)而言，僅僅耗電量大這一條，便否定了感應(yīng)異步電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。

特斯拉的四驅(qū)車(chē)型采用了前感應(yīng)異步后永磁同步的布局，這是因?yàn)槭紫忍厮估乃尿?qū)車(chē)型對(duì)加速要求更高，感應(yīng)異步電機(jī)的爆發(fā)力更強(qiáng)，提速效率也會(huì)更高，同時(shí)感應(yīng)異步電機(jī)還有一個(gè)特點(diǎn)，在勻速行駛中，可以斷開(kāi)驅(qū)動(dòng)感應(yīng)異步電機(jī)的電流，使其不參與工作，達(dá)到一個(gè)節(jié)省電量的目的，同樣的做法在永磁同步電機(jī)上并不實(shí)用，永磁同步電機(jī)在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下是有阻力的，雖然可以利用這個(gè)阻力發(fā)電，但相對(duì)而言得不償失。

特斯拉的感應(yīng)異步電機(jī)具有的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，其散熱方式采用了油水熱交換的形式，其內(nèi)部的齒輪油不僅可以潤(rùn)滑電機(jī)，同時(shí)還可以帶走一部分熱量，冷卻效率會(huì)比普通液冷散熱方式更高，這是特斯拉的感應(yīng)異步電機(jī)所具有技術(shù)上更好的優(yōu)勢(shì)。

• 永磁同步電機(jī)
  
  

特斯拉旗下有多款永磁同步電機(jī)，在其國(guó)產(chǎn)車(chē)型中，使用過(guò)代號(hào)為3D1、3D5、3D6、3D7四款電機(jī)，而目前其主要使用的是最大功率194kW、最大扭矩340牛米的3D7型，相比感應(yīng)異步電機(jī)，永磁同步電機(jī)成本偏高，但其尺寸更小，耗電量更加均衡，因此更受廠商們的喜愛(ài)。

以目前主流的新能源廠商為例，上面提到，判斷一個(gè)電機(jī)性能的指標(biāo)是轉(zhuǎn)速，因此判斷一個(gè)電機(jī)性能如何，可以用前文提到的公式進(jìn)行計(jì)算，特斯拉model 3與同樣采用永磁同步電機(jī)的比亞迪漢EV對(duì)比，漢EV前電機(jī)的最大功率為163kW，最大扭矩330N·m,通過(guò)計(jì)算得出比亞迪漢EV前電機(jī)的轉(zhuǎn)速為4717r/min，而特斯拉3D7型電機(jī)轉(zhuǎn)速為5449r/min，性能上也會(huì)好一些。

特斯拉的永磁同步電機(jī)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、首先是同樣采用了油水熱交換的冷卻形式，散熱效率更高，其電機(jī)內(nèi)部定子部分采用了傳統(tǒng)圓銅線繞組的方式（3D5款）空間利用率上略有不足，成本相對(duì)較低。

2、轉(zhuǎn)子部分，特斯拉的電機(jī)采用了單V型的磁路設(shè)計(jì)，聚阻能力略差，磁阻扭矩略小，但單V型的磁路降低了轉(zhuǎn)子的厚度，體積可以更小一些。

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，特斯拉永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)更為保守，沒(méi)有采用很多的新技術(shù)，但可靠性相對(duì)更高，使用耐久度也比較經(jīng)得起考驗(yàn)，因此“穩(wěn)”便是特斯拉走量車(chē)型永磁同步電機(jī)的設(shè)計(jì)理念。

• 帶有碳纖維套的電機(jī)
  
  

在還沒(méi)有國(guó)內(nèi)交付的特斯拉Model S/X的plaid版本上，使用了一個(gè)具有黑科技的電機(jī)，在電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子外面，套了一個(gè)碳纖維套子，這有什么獨(dú)到之處嗎？影響電機(jī)性能的一個(gè)關(guān)鍵是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速越高，爆發(fā)力和性能越強(qiáng)，但如果轉(zhuǎn)子的速度過(guò)快，便有無(wú)法控制導(dǎo)致?lián)p壞的危險(xiǎn)，因此特斯拉獨(dú)到性的在轉(zhuǎn)子的外面加了一個(gè)碳纖維套，用來(lái)束縛轉(zhuǎn)子的膨脹等形變，這樣電機(jī)性能便可以有一個(gè)明顯的提升，更加適應(yīng)高工況狀態(tài)。

從上面的內(nèi)容可以看出，特斯拉的電機(jī)使用邏輯非常清晰，在走量車(chē)型Model 3/Y上使用穩(wěn)妥的3D7型電機(jī)，在需要長(zhǎng)續(xù)航的車(chē)型上提供一個(gè)合理的搭配，在需要性能的車(chē)型上搭載帶有高科技技術(shù)的電機(jī)，因此特斯拉在電機(jī)方面的優(yōu)勢(shì)，主要在于準(zhǔn)確把握使用邏輯，將故障降到最低，可靠準(zhǔn)確，便是特斯拉電機(jī)領(lǐng)域的代表詞。