电动机与发电机的结构组成及工作原理

在上一期的内容中，我们聊到了电动机（Motor）与发电机（Generator）——它们在混合动力（HEV）与纯电动（BEV）车辆中扮演着不同的角色。

但也许你会好奇：明明是同一套装置，为什么有时它被称为“电动机”，有时又成了“发电机”？

今天，就让我们更深入地走进MG（Motor Generator）的内部世界，看看它如何在电动车中实现“驱动”与“发电”的自由切换。

电动车的“永磁之力”

电动车使用的MG，大多采用永磁同步电机（PMSM）。它由带有绕组的定子和嵌入永磁铁的转子构成。简单来说，当定子中的三相绕组通电后，会产生一个旋转磁场，而转子上的永磁铁则会在磁场中“追逐”旋转，从而带动车轮转动。

“同步”这个名字的来源就在于：定子产生的旋转磁场与转子的转速保持一致。这意味着转子的旋转速度与电流频率严格对应，控制精度高、响应速度快，也让电动车的加速更加平顺自然。

拓展知识｜什么是永磁铁？

永磁铁（Permanent Magnet），顾名思义，是一种一旦被磁化，就能长期保持磁性的材料。它既可以是天然磁石，也可以是人工制造的磁体（如钕铁硼磁铁），被广泛应用于扬声器、发电机、磁悬浮系统、医疗设备等领域。

在电动车的MG中，这些永磁材料被精密地嵌入转子，让磁场能量得以高效、可控地发挥作用。磁性越强、温度稳定性越好，电机的效率与寿命就越高。

当电机开始“驱动”

当你踩下加速踏板，电动机开始“苏醒”：三相交流电流流经定子绕组，形成一个高速旋转的磁场。嵌有永磁铁的转子受到这个旋转磁场的吸引与排斥，产生扭矩并随之旋转，进而带动车辆前行。

扭矩的大小取决于电流强度，而转速则由交流电频率决定。通俗地说，电流越强，车辆动力越足；电流频率越高，车速就越快。

而这一切的关键，就在于“旋转磁场”的奥秘。三相交流电的相位相差120°，各自产生的磁场在空间中叠加，最终形成一个方向连续变化的旋转磁场。置身其中的转子永磁体，被不断吸引、推动，形成平稳的旋转。

这种“电流驱动磁场、磁场带动转子”的能量互动，正是电动机高效运转的秘密所在。

拓展阅读｜脉振磁场与旋转磁场

在电机工程中，磁场的“运动方式”也很有讲究。

脉振磁场的磁力线位置固定，只是强弱随时间变化；

旋转磁场则像一个不断转动的圆盘，磁场强度恒定，却持续改变方向。

正是因为旋转磁场能在空间中稳定“转动”，电能才能顺畅地转化为机械能。这也是交流电动机被广泛应用于电动车、工业机械等设备的关键原理。

当电机变身“发电机”

当车辆减速时，MG的角色悄然反转。此时，旋转的转子切割磁力线，在定子绕组中产生感应电动势，生成三相交流电。由于三组绕组的相位相差120°，感应电流的方向也会周期性变化，形成规则的交流波形。

这些交流电流会经过逆变器整流成直流电，再回流至动力电池，实现能量回收。这就是我们常说的制动能量回收系统——每一次刹车、每一次减速，都是一次悄无声息的“充电”过程。

换句话说，电动车的高效节能，正是因为能量从不浪费，只是在不同形态之间流动。

为什么电动车多采用交流电动机？

与需要电刷和换向器的直流电机不同，交流电动机无需机械接触即可完成能量转换。这带来了三大显著优势：

减少磨损，保养简单；

响应更快，驱动更平顺；

效率更高，能量损耗更低。

正因如此，交流电动机也成为当下电动车的标配。

一场能量的双向流动

电动机与发电机的关系，其实就像呼吸的两个方向——一个将电能化为运动，一个让运动回归电能。从电流流入定子的那一刻起，磁场在空间中旋转，转子随之响应，能量在电与动之间不断循环往复。正是这套看似简单却极其精密的机制，让电动车得以在城市中安静前行，也让“能量流动的艺术”成为低碳出行的关键技术。