从 PMSM 到轴向磁通：PMSM、感应电机、SRM、BLDC、轴向磁通怎么选？

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导语：为何部分新能源汽车能实现“弹射起步”与超长续航，而部分车型却动力孱弱、续航焦虑？答案隐藏在驱动电机的技术基因中。作为新能源汽车的“动力心脏”，驱动电机的类型、设计与材料选择直接决定了车辆的动力响应、能效表现及驾驶体验。

本文将从技术特性、应用场景及产业趋势三个维度，解析五大主流驱动电机技术路线，为我们提供选型参考。

图片来源：网络

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目录

第一曲：5类驱动电机选型指南：效率、可靠性与技术路径简析

1. 驱动电机选型的核心逻辑：性能与成本的平衡术

2. 五大驱动电机技术路线解析

2.1 直流电机（DC Motor）：电动化的先驱

2.2 感应电机（三相异步电机）：特斯拉的成本哲学

2.3 永磁同步电机（PMSM）：效率王者的统治时代

-> 补充说明：内置式永磁同步电机（IPMSM）

2.4 开关磁阻电机（SRM）：无稀土技术的破局者

2.5 轴向磁通电机（AFM）：性能怪兽的崛起

3. 一张表说明：5种技术路线对比与选型建议

4. 结语

第二曲：永磁同步电机深度解析

第三曲：感应电机深度解析

第四曲：开关磁阻电机深度解析

第五曲：直流电机深度解析

第六曲：轴向磁通电机深度解析

注：以上内容节选，完整内容知识星球中发布（点击"阅读原文"加入）

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01

驱动电机选型的核心逻辑：性能与成本的平衡术

电机作为新能源动力系统的"动力心脏"，必不可少。"百人百性"，电机也是如此。作为一个定制化程度极高的组件，电机要根据车辆的应用场景、整车构型和性能参数、动力拓扑结构和参数进行匹配设计。即便如此，大道至简，新能源汽车驱动电机的选型本质还是：技术特性与商业化需求的博弈。车企一般在以下关键指标中寻求平衡：

效率与能耗：电机效率每提升1%，同等电池容量下续航可增加3-5公里

功率密度：决定电机体积与整车空间利用率

成本结构：材料成本（如稀土永磁体）占比可达40%

可靠性：高温、高湿、高频振动等工况下的稳定性

技术成熟度：量产良品率、供应链稳定性及维修便利性

下面，我们从技术特性、应用场景及产业化应用三个维度，解析五大主流驱动电机技术路线，为车企与消费者提供选型参考。

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02

五大驱动电机技术路线解析

2.1 直流电机（DC Motor）：电动化的先驱

 

技术原理：通过电刷与换向器实现电流换向，将直流电转换为机械能。
 

历史地位：曾主导早期电动汽车市场，通用EV1（1996）即采用直流电机。
 

优劣势：
 

 优势：控制简单、调速范围广、启动转矩大
 

 劣势：效率低（峰值约85%）、体积大、碳刷磨损导致维护成本高
 

应用场景：

• 仅存于低速电动车领域（如景区观光车、电动三轮车）
• 实验室教学或特殊工业设备

 

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2.2  感应电机（三相异步电机）：特斯拉的成本哲学

 

技术原理：基于电磁感应定律，定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场，转子因感应电流产生转矩。
 

结构特点：

转子为鼠笼式结构（铜条或铝条），无需永磁体

铜条转子效率更高但成本高，铝条转子性价比更优

 

优劣势

优势：结构简单、成本低、无稀土依赖、耐高温

劣势：效率低于PMSM，低速区效率低（低于88%）、功率密度较低

典型应用

特斯拉Model 3/Y前轴电机

特斯拉Model S/X后轴电机

丰田Mirai氢燃料电池车

 

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2.3  永磁同步电机（PMSM）：效率王者的统治时代

 

技术原理：转子嵌入永磁体（如钕铁硼），定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场，实现同步旋转。
 

技术突破：

效率峰值突破96%，高功率密度达

内置式永磁同步电机（IPMSM）通过弱磁扩速技术，高速性能提升30%

优劣势

优势：体积小、效率高、响应快、功率密度大

劣势：依赖稀土材料（成本占比40%）、高温性能衰减

典型应用

比亚迪DM-i系统（发动机与电机深度耦合）

特斯拉Model 3/Y后轴电机（作为主驱动力源）

德系豪华品牌全系切入（宝马i4、奔驰EQ系列）

丰田/本田混动系统（如卡罗拉双擎、雅阁混动）

 

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补充说明：内置式永磁同步电机（IPMSM）

内置式永磁同步电机（IPMSM）是当前应用最为广泛的永磁同步电机（PMSM）类型。什么造就了其"最为广泛"？其核心优势在于：

高效能表现：通过优化磁路设计，电机效率进一步提升，尤其在高速工况下仍能保持95%以上的高效运行；

弱磁扩速能力：采用独特的转子磁路结构（如“V”型或“U”型磁钢排列），在弱磁控制下可实现超过基速2-3倍的调速范围，适配高速巡航场景；

高速性能突破：通过减少转子表面涡流损耗、强化机械强度，加上其天生的"内置"特性，最高转速可达18000rpm以上，满足800V高压平台对功率密度的严苛要求。

技术原理：
 

IPMSM将永磁体嵌入转子内部，而非表面贴装。这种设计使磁路更易调节，通过调整磁钢位置与角度，可平衡直轴与交轴电感（Ld与Lq），实现更精准的矢量控制。例如，特斯拉Model 3/Y后轴IPMSM通过优化磁钢分布，在弱磁下高速功能仍能维持不错的效率。

应用场景：

• 乘用车领域：比亚迪DM-i混动系统、丰田THS混合动力系统均采用IPMSM，兼顾城市低速工况的高效率与高速巡航的强动力输出；
• 高性能电动车：保时捷Taycan Turbo S前轴IPMSM通过弱磁控制实现250km/h极速，同时保持92%的系统效率；

 

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2.4 开关磁阻电机（SRM）：无稀土技术的破局者

 

技术原理：基于磁阻最小化原理，通过定子绕组脉冲电流产生交替磁场，吸引转子旋转

|SysPro备注，多解释下什么是磁阻最小化原理。通俗点讲“哪里磁阻小，磁力线就往哪里走”，通过不断改变定子绕组的通电状态，使得转子被吸引到磁阻最小的位置，从而实现旋转。所以，它不像传统的永磁电机那样使用永磁体来产生磁场，而是利用磁阻的变化来产生转矩。

结构特点：

转子无复杂绕组、无永磁体，结构简化非常简单

不使用昂贵的稀土材料（如永磁体），成本相对较低

转子结构稳固，适合高速旋转

需运行过程中，力矩波动相对较大，配合主动降噪技术（噪声较PMSM高8-10dB）

|SysPro备注：这是因为电机的转矩是通过磁阻的变化来产生的，而磁阻的变化并不是完全连续的，这会导致转矩在旋转过程中出现波动

 

优劣势

优势：无稀土依赖、高温适应性强、可靠性高

劣势：控制算法复杂、噪声振动大、功率密度较低

典型应用

蔚来ET7（作为辅助电机，验证高速工况优势）

电动重卡、公共交通汽车（解决持续爬坡场景）

航空航天领域（耐高温、抗辐射需求）

 

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2.5 轴向磁通电机（AFM）：性能怪兽的崛起

 

技术原理：磁通方向垂直于旋转轴，突破传统径向电机的空间限制。
 

结构特点：电机的结构设计丰富多样，通常可分为四种主要类型

 

单定子+单转子：结构相对简单，适用于一些对空间要求不高但需要一定性能的场合

单定子+双转子：通过增加转子数量，能够在一定程度上提升电机的扭矩输出和功率密度

单转子+双定子：通过双定子的作用，进一步优化了磁场分布，提高了电机的效率和性能

多定子+多转子：结构更为复杂，但能够提供更高的功率和扭矩，适用于对动力性能要求极高的应用场景

 

技术壁垒

制造精度达微米级，良品率不足50%

碳化硅功率模块成本是传统硅基的3倍

图片来源：Traxial

高端应用

柯尼塞格Gemera（搭载Rimac电机，峰值扭矩1700N·m）

奔驰EQXX概念车（验证轮毂电机集成方案）

迈凯伦Artura插混车型（增程式动力）

Formula E电动方程式赛车（部分车型采用）

图片来源：柯尼塞格

|SysPro备注：相关阅读，星球内点击链接跳转原文

 

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03

一张表说明：5种技术路线对比与选型建议

(知识星球发布)

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04  结语

驱动电机的技术路线选择不仅是车企的“成本账”，更是“技术账”与“战略账”。

在PMSM主导市场的当下，SRM与AFM的突破为商用车与高端车型提供了差异化选择。未来，随着材料科学、制造工艺与控制算法的协同进化，驱动电机将向“更高效率、更低成本、更小体积”的方向持续演进。我也相信，在中国庞大的应用市场的催生下，我们的工程技术人员会开发出更多更为先进、全新概念的电机，推动我们新能源汽车产业的变革。

这篇文章为大家带来总览，后续，我们也会以此为开篇词、根据下面结构对上述5大类电机的技术原理、结构特征、控制策略、运行特征、优缺点、典型应用进行解构，以帮助我们获取全面且系统性的理解。感谢你的阅读，希望有所帮助！

图片来源：SysPro系统工程智库 · 知识星球

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