- 關于5類驅動電機設計選型白皮書- 文字原創，素材來源：網絡

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導語：為何部分新能源汽車能實現“彈射起步”與超長續航，而部分車型卻動力孱弱、續航焦慮？答案隱藏在驅動電機的技術基因中。作為新能源汽車的“動力心臟”，驅動電機的類型、設計與材料選擇直接決定了車輛的動力響應、能效表現及駕駛體驗。

本文將從技術特性、應用場景及產業趨勢三個維度，解析五大主流驅動電機技術路線，為我們提供選型參考。

圖片來源：網絡

目錄

第一曲：5類驅動電機選型指南：效率、可靠性與技術路徑簡析

1.驅動電機選型的核心邏輯：性能與成本的平衡術

2. 五大驅動電機技術路線解析

2.1 直流電機（DC Motor）：電動化的先驅

2.2 感應電機（三相異步電機）：特斯拉的成本哲學

2.3 永磁同步電機（PMSM）：效率王者的統治時代

-> 補充說明：內置式永磁同步電機（IPMSM）

2.4 開關磁阻電機（SRM）：無稀土技術的破局者

2.5 軸向磁通電機（AFM）：性能怪獸的崛起

3. 一張表說明：5種技術路線對比與選型建議

4. 結語

第二曲：永磁同步電機深度解析

第三曲：感應電機深度解析

第四曲：開關磁阻電機深度解析

第五曲：直流電機深度解析

第六曲：軸向磁通電機深度解析

注：以上內容節選，完整內容知識星球中發布（點擊"閱讀原文"加入）

01

驅動電機選型的核心邏輯：性能與成本的平衡術

電機作為新能源動力系統的"動力心臟"，必不可少。"百人百性"，電機也是如此。作為一個定制化程度極高的組件，電機要根據車輛的應用場景、整車構型和性能參數、動力拓撲結構和參數進行匹配設計。即便如此，大道至簡，新能源汽車驅動電機的選型本質還是：技術特性與商業化需求的博弈。車企一般在以下關鍵指標中尋求平衡：

效率與能耗：電機效率每提升1%，同等電池容量下續航可增加3-5公里

功率密度：決定電機體積與整車空間利用率

成本結構：材料成本（如稀土永磁體）占比可達40%

可靠性：高溫、高濕、高頻振動等工況下的穩定性

技術成熟度：量產良品率、供應鏈穩定性及維修便利性

下面，我們從技術特性、應用場景及產業化應用三個維度，解析五大主流驅動電機技術路線，為車企與消費者提供選型參考。

02

五大驅動電機技術路線解析

2.1 直流電機（DC Motor）：電動化的先驅

技術原理：通過電刷與換向器實現電流換向，將直流電轉換為機械能。

歷史地位：曾主導早期電動汽車市場，通用EV1（1996）即采用直流電機。

優劣勢：

優勢：控制簡單、調速范圍廣、啟動轉矩大

劣勢：效率低（峰值約85%）、體積大、碳刷磨損導致維護成本高

應用場景：

• 僅存于低速電動車領域（如景區觀光車、電動三輪車）
• 實驗室教學或特殊工業設備

2.2 感應電機（三相異步電機）：特斯拉的成本哲學

技術原理：基于電磁感應定律，定子繞組通入三相交流電產生旋轉磁場，轉子因感應電流產生轉矩。

結構特點：

轉子為鼠籠式結構（銅條或鋁條），無需永磁體

銅條轉子效率更高但成本高，鋁條轉子性價比更優

優劣勢

優勢：結構簡單、成本低、無稀土依賴、耐高溫

劣勢：效率低于PMSM，低速區效率低（低于88%）、功率密度較低

典型應用

特斯拉Model 3/Y前軸電機

特斯拉Model S/X后軸電機

豐田Mirai氫燃料電池車

2.3 永磁同步電機（PMSM）：效率王者的統治時代

技術原理：轉子嵌入永磁體（如釹鐵硼），定子繞組通入三相交流電產生旋轉磁場，實現同步旋轉。

技術突破：

效率峰值突破96%，高功率密度達

內置式永磁同步電機（IPMSM）通過弱磁擴速技術，高速性能提升30%

優劣勢

優勢：體積小、效率高、響應快、功率密度大

劣勢：依賴稀土材料（成本占比40%）、高溫性能衰減

典型應用

比亞迪DM-i系統（發動機與電機深度耦合）

特斯拉Model 3/Y后軸電機（作為主驅動力源）

德系豪華品牌全系切入（寶馬i4、奔馳EQ系列）

豐田/本田混動系統（如卡羅拉雙擎、雅閣混動）

補充說明：內置式永磁同步電機（IPMSM）

內置式永磁同步電機（IPMSM）是當前應用最為廣泛的永磁同步電機（PMSM）類型。什么造就了其"最為廣泛"？其核心優勢在于：

高效能表現：通過優化磁路設計，電機效率進一步提升，尤其在高速工況下仍能保持95%以上的高效運行；

弱磁擴速能力：采用獨特的轉子磁路結構（如“V”型或“U”型磁鋼排列），在弱磁控制下可實現超過基速2-3倍的調速范圍，適配高速巡航場景；

高速性能突破：通過減少轉子表面渦流損耗、強化機械強度，加上其天生的"內置"特性，最高轉速可達18000rpm以上，滿足800V高壓平臺對功率密度的嚴苛要求。

技術原理：

IPMSM將永磁體嵌入轉子內部，而非表面貼裝。這種設計使磁路更易調節，通過調整磁鋼位置與角度，可平衡直軸與交軸電感（Ld與Lq），實現更精準的矢量控制。例如，特斯拉Model 3/Y后軸IPMSM通過優化磁鋼分布，在弱磁下高速功能仍能維持不錯的效率。

應用場景：

• 乘用車領域：比亞迪DM-i混動系統、豐田THS混合動力系統均采用IPMSM，兼顧城市低速工況的高效率與高速巡航的強動力輸出；
• 高性能電動車：保時捷Taycan Turbo S前軸IPMSM通過弱磁控制實現250km/h極速，同時保持92%的系統效率；

2.4 開關磁阻電機（SRM）：無稀土技術的破局者

技術原理：基于磁阻最小化原理，通過定子繞組脈沖電流產生交替磁場，吸引轉子旋轉

|SysPro備注，多解釋下什么是磁阻最小化原理。通俗點講“哪里磁阻小，磁力線就往哪里走”，通過不斷改變定子繞組的通電狀態，使得轉子被吸引到磁阻最小的位置，從而實現旋轉。所以，它不像傳統的永磁電機那樣使用永磁體來產生磁場，而是利用磁阻的變化來產生轉矩。

結構特點：

轉子無復雜繞組、無永磁體，結構簡化非常簡單

不使用昂貴的稀土材料（如永磁體），成本相對較低

轉子結構穩固，適合高速旋轉

需運行過程中，力矩波動相對較大，配合主動降噪技術（噪聲較PMSM高8-10dB）

|SysPro備注：這是因為電機的轉矩是通過磁阻的變化來產生的，而磁阻的變化并不是完全連續的，這會導致轉矩在旋轉過程中出現波動

優劣勢

優勢：無稀土依賴、高溫適應性強、可靠性高

劣勢：控制算法復雜、噪聲振動大、功率密度較低

典型應用

蔚來ET7（作為輔助電機，驗證高速工況優勢）

電動重卡、公共交通汽車（解決持續爬坡場景）

航空航天領域（耐高溫、抗輻射需求）

2.5 軸向磁通電機（AFM）：性能怪獸的崛起

技術原理：磁通方向垂直于旋轉軸，突破傳統徑向電機的空間限制。

結構特點：電機的結構設計豐富多樣，通常可分為四種主要類型

單定子+單轉子：結構相對簡單，適用于一些對空間要求不高但需要一定性能的場合

單定子+雙轉子：通過增加轉子數量，能夠在一定程度上提升電機的扭矩輸出和功率密度

單轉子+雙定子：通過雙定子的作用，進一步優化了磁場分布，提高了電機的效率和性能

多定子+多轉子：結構更為復雜，但能夠提供更高的功率和扭矩，適用于對動力性能要求極高的應用場景

技術壁壘

制造精度達微米級，良品率不足50%

碳化硅功率模塊成本是傳統硅基的3倍

圖片來源：Traxial

高端應用

柯尼塞格Gemera（搭載Rimac電機，峰值扭矩1700N·m）

奔馳EQXX概念車（驗證輪轂電機集成方案）

邁凱倫Artura插混車型（增程式動力）

Formula E電動方程式賽車（部分車型采用）

圖片來源：柯尼塞格

|SysPro備注：相關閱讀，星球內點擊鏈接跳轉原文

03

一張表說明：5種技術路線對比與選型建議

(知識星球發布)

...

04 結語

驅動電機的技術路線選擇不僅是車企的“成本賬”，更是“技術賬”與“戰略賬”。

在PMSM主導市場的當下，SRM與AFM的突破為商用車與高端車型提供了差異化選擇。未來，隨著材料科學、制造工藝與控制算法的協同進化，驅動電機將向“更高效率、更低成本、更小體積”的方向持續演進。我也相信，在中國龐大的應用市場的催生下，我們的工程技術人員會開發出更多更為先進、全新概念的電機，推動我們新能源汽車產業的變革。

這篇文章為大家帶來總覽，后續，我們也會以此為開篇詞、根據下面結構對上述5大類電機的技術原理、結構特征、控制策略、運行特征、優缺點、典型應用進行解構，以幫助我們獲取全面且系統性的理解。感謝你的閱讀，希望有所幫助！

圖片來源：SysPro系統工程智庫 · 知識星球

以上內容為電動汽車 · 5大驅動電機選型指南：原理、結構特征、優劣勢、典型應用的概述，完整解讀、技術報告、參考資料、方案資訊在在知識星球「SysPro系統工程智庫」中發布，歡迎進一步查閱、學習，希望有所幫助！