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Model 3 为什么放弃特斯拉发明的感应电机

收藏 评论 时间:2017-09-05 15:15 作者:42号车库 来源:42号车库
  上个月,Model 3 的美国 EPA 测试报告流出,证实了特斯拉在 Model 3 上放弃了感应电机的使用,而改用永磁电机,有点让人吃惊。

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  Model 3 长续航版的 EPA 报告截图Model 3 长续航版的 EPA 报告截图


  感应电机最早是由尼古拉·特斯拉发明的,而特斯拉之所以叫特斯拉,就是为了纪念尼古拉·特斯拉这位著名的科学家。

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  在特斯拉获得早期成功的时候,感应电机作为电动系统的重要模块,被认可为特斯拉技术竞争力的关键要素之一。

  除了吸收通用 EV1 的电机经验以外,特斯拉还申请了自己的核心专利,比如感应电机上的铜芯转子技术,成功解决了铸铜工艺难,焊接成本高的问题。

  如今,偶像的名字还在,但是偶像发明的感应电机却不在了,不太对劲。

  我往前追踪了一下新闻,还是有迹可循的。
  去年 10 月份,中科三环就发公告,宣布与特斯拉合作,并签署了《特斯拉零部件采购通用条款》。特斯拉将从 2016 年 10 月 27 日开始,向中科三环采购钕铁硼磁体,为期三年。
  钕铁硼是应用在永磁电机上的一种高性能稀土永磁材料。性能有多高呢,有个响亮的别称「万磁王」,成功表明了它在磁里的地位——目前磁性最强的永久磁铁。


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  永磁电机和感应电机的结构是相似的,本质都是通过电磁感应原理产生电流。它们最主要的差别就在于转子,一个有磁,使用永磁材料,一个没有磁,通常使用铝或铜材料。

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特斯拉感应电机 ©️Nick Bockelman

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特斯拉感应电机 ©️Nick Bockelman

  早在 2007 年,特斯拉的电机工程师 Wally Rippel (曾是通用 EV1 项目的核心成员)就在特斯拉官网上发布过一篇文章,仔细比较了感应电机和永磁电机在技术应用上的优缺点。
  除了感应电机需要使用逆变器将直流转化为交流电以外,两者的核心区别在于以下三点(摘自官网原文):
  1、永磁电机的转子产生的热量小,效率也略高于感应电机。但是永磁电机存在退磁的问题,在低负荷的条件下效率会减少。
  2、感应电机虽然最高效率小于永磁电机,但是平均效率表现得更好。
  3、感应电机不容易控制,在研发成本上是增加的,但是原材料成本要小于永磁电机。
  最后的结论,Wally Rippel 用了一个词,不分胜负(No Winner)。也就是说,在技术路线的选择上,感应电机和永磁电机各有优缺点,没有谁是绝对不可替代的。
  由于这篇文章有点早,为了避免这几年的技术进步带来什么理解上的偏差,我又找了特斯拉电机工程师在最近两年的采访资料。

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工程师访谈 ©️CHARGED

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工程师访谈 ©️CHARGED

  关于两者优缺点的描述差异不大,结论也差不多。
  但是他们提到了一个关键问题,电机技术选型的一个重要考虑是供应链。
  永磁电机需要用到比较多的钕材料,它不是随时都能采购到的,会受到政治因素的影响。工程师们表示,因为这个原因,特斯拉一开始就没有选择永磁电机的路线。
  这个政治原因是什么呢。
  美国没有大型的钕铁硼生产企业,仅剩的产能已转移到中国。中国贡献了全球 90% 以上的钕铁硼产量。
  访谈中提到,马斯克认为电机是车辆上最重要的零部件,不应该依赖国外的供应链。
  美国能源局官网的一份研究报告也谈到了这个问题,特斯拉没有选择永磁电机,最主要的原因是对中国供应链不稳定的顾虑,这一点佐证了工程师们的说法。
  不过,钕铁硼的烧结专利主要来自于日本的日立金属株式会社,国内厂家需要得到日立金属的专利授权才能出口钕铁硼。在中科三环宣布和特斯拉合作的前一个月,中科三环与日立金属共同成立的合资公司刚刚取得营业执照。
  可是,即使钕铁硼不存在供应商的难题,特斯拉就会选择永磁电机技术吗?
  回到文章的开头,特斯拉工程师认为,永磁电机在技术的应用上并没有明显高于感应电机的优势。
  排除了这个因素,我们或许可以猜测,特斯拉在拥有最多订单的 Model 3 上采用永磁电机方案,是对中国市场的一种示好,有可能是在为未来特斯拉的国产化铺路。
  虽然,上海临港的消息被否认了,但是,中南海的会面是真的啊。
  偶像的情怀终究抵不过对市场的低头。
  不过,特斯拉的品牌力早就超越这份情怀了。站在市场这一头,我们还是非常欢迎的。

作者:42号车库
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