如何把電能轉化成動能？淺談電動車馬達的奧秘

電動車看似構造簡單，但其實蘊含大量科技，光是馬達就有好幾種，而「永磁同步馬達」是靠什麼優勢成為現在電動車主流？

電動車在這幾年有著跳躍性發展，被認為是汽車產業的未來，在傳統燃油車上，動力心臟是來自於「引擎」，沒了引擎的電動車則是由「馬達」承擔輸出動力的責任，直列引擎、V型引擎、水平對臥引擎，不同引擎型式有不同的優缺點，而電動車的馬達其實也有不同種類！
馬達是如何運作？靠什麼產生動能？

馬達的運作原理非常簡單，由固定不動的「定子」以及會旋轉的「轉子」所組成，使用的是最基本的電磁感應原理，根據安培右手定則，將電流通過導體周圍，就會產生磁場，若將導體置於另一固定磁場中，則將產生「同性相吸、異性相斥」現象，進而造成轉子移動產生動能，所有類型的馬達運作都是根據以上原理，差別在於產生磁場的方式不同。
馬達百百種，哪個最適合當作車輛動力來源？

馬達有很多種類，若以電流種類來區分，可劃分「直流馬達」與「交流馬達」兩大類，直流馬達又可再區分為「有刷」及「無刷」，有易於控制與構造簡單的優點，但其特性較不適合高溫、易燃環境，雖然廣泛應用在消費產品上，但並不適合當作電動汽車的動力來源。

而交流馬達具有效率高、輸出大的特性，是目前電動車主要採用的動力來源，其中又可區分成「感應馬達」及「永磁同步馬達」，兩者間最大差異是其中轉子的不同，永磁同步馬達的轉子自帶磁場，而感應馬達的轉子只是導體並不帶磁場，是通電之後產生電磁感應才能與定子進行運動，因此也稱為「感應非同步馬達」。

感應馬達可以說是現代工業使用最廣的馬達種類，有易於控制轉速、構造簡單、成本較低及維護容易等優點，被廣泛應用在各個場合，家裡的電風扇、洗衣機等日常電器都能見到，而在電動車上，採用感應馬達最知名的車廠就是特斯拉，在2019年進行改款前，旗下Model S、Model X就採用兩具感應馬達作為動力來源，另外Audi e-tron、賓士EQC等車款也是採用感應馬達，不過缺點是體積較大、耗能較高。

而目前最多電動車使用的則是永磁同步馬達，最大原因是在同等功率條件下，有體積更小、重量更輕、效率更高的優勢，單就體積來說，永磁同步馬達可以比感應馬達小25%，但輸出效率卻好上一截，因此在對空間錙銖必較的車輛設計上獲得重用，BMW i3、保時捷Taycan、Jaguar I-Pace、特斯拉Model 3等車款皆採用永磁同步馬達，Model S、Model X在2019年改款後也換上前永磁＋後感應的馬達設計。
永磁同步馬達的關鍵優勢

前面有說到永磁同步馬達的轉子自帶磁場，其中就是因為轉子是使用永久磁鐵製成，這是唯一不需要通電就帶有磁場的磁鐵，除了有助於縮小馬達體積，也可以在更短時間內達到高轉速，使馬達出力更直接快速、耗能更少。

雖然種種條件看來，永磁同步馬達比感應馬達還要強，然而其中永久磁鐵的關鍵原料是必須使用釹鐵硼這類稀土金屬打造，這不僅讓永磁同步馬達的成本提高不少，地球上的稀土資源也有限，是將來全面發展電動車勢必會遇到的問題，因此研發替代原料、開發不需稀土的馬達成了近年車廠們的目標。

馬達雙分天下
低成本、高耗能v.s效率好、高成本

綜觀來說，永磁同步馬達與感應馬達是現在、也將是未來電動車動力來源的兩大主要技術方向，兩者雖然各有優缺點，但與燃油引擎一樣，不同型式的馬達並沒有絕對的誰好誰壞，這要取決於車款的整體定位與以及鎖定買家族群的需求而定，不過可以肯定的是，隨著科技進步、經驗累積，未來的馬達效能只會越來越強大。