穿梭在城市中的轻卡，越来越多的是电动卡车，因此电动卡车也逐渐走进卡友的视线中。

在政策法规上，电动卡车受到政府支持；日常使用上，电动卡车成本要比燃油卡车的成本低的多，且电动卡车控制更容易智能，更容易实现车联网，但是电动卡车的发展一直很缓慢。

图1：电动卡车（来源：卡车之家）

提到电动卡车，我们脑海中第一想法就是“电”。由此深入，电动卡车的核心技术可以简称为“三电”，即电机、电池、电控。今天小编就和车友讨论一下电机，重点说说各种电机的特点和基本原理。

电机主要类别和分类方式：

今天咱们的讨论并不很深入，所以就简单介绍一下类别和分类依据。

根据直流和交流分：

根据电流的直流和交流可以分为直流电机和交流电机，直流电机可以细分为有刷电机和无刷电机，交流电机还可以继续分为单相和三相电机。

图2：直流电机（来源：互联网）

简单说，直流和交流区别在于：直流电有正负极，电流有固定的方向，从正极流向负极；交流电是指大小和方向都随时间做周期性变化的电流，日常生活中的用电就是交流电，日常称呼为“火线”和“零线”。在这里多说一句“零线”并不是没有“电”，只是相对大地没有电压降，电压降就电势差，所以就相对的没有电流。

根据转差率分：

根据转差率可以分为同步电机和异步电机。继续细分，同步电机根据磁场不一样，有永磁同步电机，磁滞同步电机和磁阻同步电机；异步电机，有感应形式的，也有交流换向器形式的，而感应形式的有三相异步电机和罩极异步电机。

既然提到了转差率，就得说说转差率的概念了。只有当闭合线圈有感应电流时，才存在驱动转矩。转矩由闭合线圈的电流确定，且只有当环内的磁通量发生变化时才存在。因此，闭合线圈和旋转磁场之间必须有速度差。因而，遵照上述原理工作的电机被称作“异步电机”。

同步转速(ns)和闭合线圈速度(n)之间的差值称作“转差”，用同步转速的百分比表示。

s=[(ns-n)/ ns] x 100% （s为下标）运行过程中，转子电流频率为电源频率乘以转差率。当电动机起动时，转子电流频率处于最大值，等于定子电流频率。

转子电流频率随着电机转速的增加而逐步降低，并且处于恒稳态的转差率与电机负载有关系。它既受到电源电压的影响，又受到负载的影响。如果负载较高，则转差率较大，或者电机供电电压低于额定值，则转差率增大。这里就会引起我们思考另一个问题，同步电机和负载又是什么关系呢，后面永磁同步电机的时候在讨论。

实际上，即使电压正确无误，如果供电频率高于异步电机的额定频率，一也未必能够提高电机转速。存在转差率，带负载的异步电机的转速稍稍低于同步转速。

还有其他的分类方式就不在一一叙述了。

各类电机的基本原理：

电机的种类繁多，小编选取几个具有典型特点的电机和大家探讨一下它们的工作原理。

1. 直流有刷电机

有刷直流电机是一种直流电机，有刷电机的定子上安装有固定的主磁极和电刷，转子上安装有电枢绕组和换向器。直流电源的电能通过电刷和换向器进入电枢绕组，产生电枢电流，电枢电流产生的磁场与主磁场相互作用产生电磁转矩，使电机旋转带动负载。由于电刷和换向器的存在，有刷电机的结构复杂，可靠性差，故障多，维护工作量大，寿命短，换向火花易产生电磁干扰。

图3：永磁同步电机（来源：互联网）

2.永磁同步电机

首先“永磁同步电机”是交流电机，因为无论作为发电机还是电动机使用，它的定子绕组中电流都是交流的，而它的转子上有永磁体，绕组上为感应电流。

“永磁”指的是电机的转子（对旋转电机）上有永磁材料。

“同步”指的是电机的转速与电枢绕组中通入交流电的频率能相同，而直流电的频率是0，所以你只要看到电机名字中有“同步”一词，就立刻可以判断它是属于交流电机。

正如上面所提到的转差率，如果负载增加，功角将增加，此时不会“失步”，依然是同步电机，如果负载继续增加，此时电机就会失步，变为“异步”。

“失步”是一个很重要的概念，合理的“失步”，特别是启动，加速时，因为所需力矩大，所以就不能保持转子和电流频率相同，进而“失步”。

在选择合适电机情况下，转子加速度慢于电机的旋转磁场即转子速度低于换相速度时，电机会产生失步，这是因为输入电机的电能不足，产生的力矩无法使转子速度跟上定子磁场的旋转速度，从而引起失步。

3.三相异步电机

这种电机是我们生活中最常见的电机，三相异步电机是靠同时接入380V三相交流电源（的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机。

图4：三相异步电机（来源：互联网）

当电动机的三相定子绕组 通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

图5：三相异步电机原理（来源：互联网）

当导体在磁场内切割磁力线时，在导体内产生感应电流，“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。

各种电机特点（性能、可靠性 、能耗），以及本身特点对电动卡车选用的影响：

绝大部分厂商用的电机都是永磁同步电机，说到这里就有个疑问，电池输出的直流电为什么要用交流电机呢？这就与永磁同步电机的特性有关：

永磁同步电机安装在卡车上，结构简单，永磁同步电机可以将电机整体地安装在轮轴上，形成整体直驱系统，即一个轮轴就是一个驱动单元，省去了一个变速箱。

图6：永磁同步电机（来源：互联网）

永磁同步电机的特点主要有以下几方面：

（1）永磁同步电机本身的功率效率高以及功率因数高;

功率效率高是很容易理解的，摩擦损耗低，自然功率效率高；谈到功率因数，功率因数的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。

功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，就是把电能转换为自己想要功的能力。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

（2）相对应的还有其他的优势，永磁同步电机发热小，因此电机冷却系统结构简单、体积小、噪声小，系统采用全封闭结构，无传动齿轮磨损、无传动齿轮噪声，免润滑油、免维护，永磁同步电机允许的过载电流大，可靠性显著提高，整个传动系统重量轻，单位重量的功率大。

总结：

小编尽可能把文章中的电机说清楚，但是依然有很多东西说不清楚。电机的种类有很多种，但都是大同小异，且都已经形成了标准，所以说，那些缺点和不足很难克服，我们最便捷、最经济的做法就是突出主要矛盾，把我们最关心的方面放在首位。

电机方面的问题对电动卡车来说是细枝末节的小问题，正规厂商的主流产品还是值得信赖的，最后希望本文对车友有启发。

本文特约作者：封狼居胥

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