在我看到的有關永磁直流電機和永磁同步電機書籍中明確瞭一個結論：永磁無刷直流電機的功率密度是永磁同步電機的1.15倍，如《永磁無刷直流電機技術》譚建成 邵曉強著、《永磁無刷電機及其驅動技術》（Permanent Magnet Synchronous and Brushless DC Motor Drives） R . krishnan 著 柴鳳 等譯。

問題來瞭，最紅火的領域：新能源電動汽車發展如火如荼。現在幾乎所有的新能源電動汽車包括美國和歐盟中的國傢以及中國各個汽車制造商都在開發永磁同步電機驅動系統和異步電機驅動系統（特斯拉，銅導條轉子），沒有一個把研發放在書上所說的功率密度比同步電機大1.15倍的無刷直流電機！這是為什麼？

我認為永磁同步電機的功率密度要大於永磁無刷直流電機，書中隻看到瞭相電流的差，而沒有算它們之間根號3倍的關系，無刷直流電機工作原理與有刷一樣，盡管定子線圈3根線，但是，不管怎麼換向，電流還是一進一出兩相工作。如果按照根號3倍的關系，永磁同步電機3相電流之和/永磁無刷直流電機相電流=1.732/1.15=1.506。永磁同步電機功率密度是永磁無刷直流電機的1.5倍。

還有一種更直觀的解釋；永磁無刷直流電機三相定子線圈中任意時刻總有一個線圈是沒有電流的（線圈不通電，不參與產生電機扭矩的磁場）而永磁同步電機任意時刻三相線圈都有電流參與磁場的作用，因此，既使是兩種電機的線圈電流值相同，他們之間的作用關系也是3/2=1.5。

所以，永磁同步電機功率密度是永磁無刷直流電機的1.5倍。

如果上述結論正確的話，電動車（這裡是指兩輪電動單車、電動三輪車、小型電動四輪車，以下同）將是永磁同步電機的天下！因為它意味著：

1、 同樣功率，電機質量可以是原來的2/3，整車更輕便。在整車質量限制的情況下，給大容量電池留出更多裕量。

2、 同樣功率的電機，材料費（鐵心矽鋼片、銅線圈、支撐架構用料、永磁體數量、電機外殼……）將是原電機用料的2/3，電機制造材料成本節省三分之一。

3、 工藝費用也將成比例下降。

以上各項，將給電動車制造企業帶來巨大競爭力。

中國2022年電動車存量接近3億輛，其中兩輪電動單車2.5億輛，電動三輪車和電動四輪車5千萬輛，而存量中的這3億電動車，使用的幾乎全是永磁無刷直流電動機。既使電動車存量不再增加，按照電動車使用壽命15年計算，每年市場對電動車的需求也達到瞭兩千萬輛，市場太大瞭。如果用永磁同步電機取代永磁無刷直流電機，每年將產生數十億的經濟效益。

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所以，電動車領域將是永磁同步電機的天下。

還有一個利好的條件，兩種電機除瞭定子、轉子的磁極數比例不一樣，以及一些微小的差異，其機械結構上完全一樣。也就是說：在原永磁無刷直流電機生產裝備及流程基礎上，不用做較大工藝改動，就可以生產永磁同步電機。

什麼是永磁同步電機？網上一位朋友的歸納非常經典：一個磁鐵拽著另一個轉圈，別把它落（là）下。

說得沒錯，不“落下”就是“同步”，“落下”就不是“同步”瞭。

定子磁極雖然固定不動，但是繞在上面的線圈在互為120度的三相交流電的作用下產生旋轉磁場，靠著與定子磁場逐一對應的永磁體的產生的轉子磁場，帶動鑲嵌著永磁體的轉子旋轉。這就是同步電機的基本原理。

有人說：把現在的永磁無刷直流電機給上三相正弦波交流電，是不是就是同步電機瞭？我們看一下波形，就可以知道這樣是不行的。

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控制模式：目前，永磁同步電機從本質上說應當是永磁交流同步電機。在控制模式上分為：力矩控制型、速度控制型、位置控制型（數控機床上使用的交流伺服同步電機屬於位置控制型）。在電動車上，使用的控制模式為力矩控制模式。

車把油門上的線性霍爾傳感器給出的是模擬量力矩指令，換向的頻率則是由定子線圈上的霍爾傳感器根據轉子磁場位置被動地將頻率信號給到控制器，控制器則按照霍爾信號的變化改變三相線圈電流波形。隻要轉矩角δ不為零，就會有轉矩T產生。當然，當轉矩角δ=π/2時，同樣電流下可獲得轉矩最大值。所以定子磁場波形要超前於轉子磁場。

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δ值隻能在0~π之間變化，在π~2π區域，電動機轉子得到的是反向力矩。

頻率信號被動產生，而不是像速度控制型模式以指令的形式給出，這就是電動車使用同步電機的特點。雖然是被動產生，但是還要超前於轉子磁場0~π/2，這種情景必須要控制器在當前位置計算出下一位置並將旋轉磁場的波形平滑地移動到所需位置。

雙極型鎖存霍爾傳感器從原理上能夠勝任交流同步電機在電動車上的應用場合。雖然輸出的是開關量，對於電動車的性能要求既使出現一些輸出扭矩波動也不會影響使用。因為電動車本身就是一個較大的慣性系統。所以，用在電動車上的同步電機可以不使用線性霍爾傳感器，也避免瞭模擬信號失真帶來的種種麻煩。

讓我們行動起來，開啟電動車領域永磁同步電機的新篇章。