您正在询问围绕电动汽车应用选择牵引电机的技术权衡。描述完整的设计交易空间远远超出了此处可以合理总结的范围，但我将概述此类应用程序的突出设计权衡。

由于可化学储存（即在电池中）的能量非常有限，几乎所有电动汽车的设计都考虑到了效率。大多数用于汽车应用的运输应用牵引电机的峰值功率范围在 60kW 和 300kW 之间。欧姆定律表明电缆、电机绕组和电池互连中的功率损耗为 P=I ² R。因此，将电流降低一半可将电阻损耗降低 4 倍。因此，大多数汽车应用都在 288 和 360V _nom之间的标称直流链路电压下运行（选择这种电压还有其他原因，但让我们关注损耗）。电源电压在此讨论中是相关的，因为某些电机，例如有刷直流，由于换向器电弧而对电源电压具有实际上限。

忽略开关/可变磁阻等更奇特的电机技术，汽车应用中使用的电机主要分为三类：

有刷直流电机：机械换向，只需要一个简单的直流“斩波器”来控制扭矩。虽然有刷直流电机可以具有永磁体，但用于牵引应用的磁体尺寸使其成本过高。因此，大多数直流牵引电机都是串联或并联的。在这种配置中，定子和转子上都有绕组。

无刷直流电机（BLDC）：通过逆变器进行电子换向，转子上的永磁体，定子上的绕组。

感应电机：由逆变器、感应转子、定子绕组进行电子换向。

以下是关于三种电机技术之间权衡的一些粗略概括。有很多典型的例子可以违背这些参数；我的目标只是分享我认为此类应用程序的名义值。

- 效率：有
刷直流： 电机：~80%，直流控制器：~94%（无源反激式），NET=75%
BLDC： ~93%，逆变器：~97%（同步反激式或迟滞控制），NET=90%
感应： ~91%：逆变器：97%（同步反激或迟滞控制），NET=88%

- 磨损/服务：
刷子 DC： 易磨损的刷子；需要定期更换。轴承。
BLDC：轴承（终生）
感应：轴承（终生）

- 具体成本（每千瓦成本），包括逆变器 有
刷直流： 低 - 电机和控制器通常很便宜
BLDC：高 - 大功率永磁体非常昂贵
感应：中等 - 逆变器增加成本，但电机便宜

- 散热有
刷直流： 转子上的绕组使转子和换向器的热量排出对大功率电机具有挑战性。
BLDC：定子上的绕组使散热变得简单。转子上的磁铁具有中低涡流感应加热
感应：定子上的绕组使定子散热简单。转子中的感应电流可能需要在高功率应用中进行油冷却（通过轴进出，而不是飞溅）。

- 扭矩/速度行为有
刷直流： 理论上无限的零速扭矩，扭矩随着速度的增加而下降。有刷直流汽车应用通常需要 3-4 个齿轮比才能跨越整个汽车等级和最高速度范围。我驾驶 24kW 直流电机驱动的 EV 多年，它可以从静止状态点亮轮胎（但很难达到 65 MPH）。
BLDC：恒转矩达到基本速度，恒功率达到最大速度。使用单速比变速箱的汽车应用是可行的。
感应：恒转矩达到基本速度，恒功率达到最大速度。使用单速比变速箱的汽车应用是可行的。施加电流后可能需要数百毫秒才能建立扭矩

- 其他：有
刷直流电： 在高压下，换向器电弧可能会出现问题。有刷直流电机通常用于高尔夫球车和叉车（24V 或 48V）应用中，但由于提高了效率，较新的型号是感应电机。再生制动很棘手，需要更复杂的速度控制器。
BLDC：磁铁成本和组装挑战（磁铁非常强大）使 BLDC 电机适用于低功率应用（如两台 Prius 电机/发电机）。再生制动基本上是免费的。
感应：电机的制造成本相对较低，过去 20 年来，用于汽车应用的电力电子产品的价格大幅下降。再生制动基本上是免费的。

同样，这只是对电机选择的一些主要设计驱动因素的非常顶级的总结。我故意省略了特定的功率和特定的扭矩，因为它们往往会随着实际实施而变化更大。

...现在为什么特斯拉使用感应电机

其他答案非常好，并且得到了技术原因。多年来一直关注特斯拉和电动汽车市场，我想真正回答你的问题，即特斯拉为什么使用感应电机。

背景

埃隆·马斯克（特斯拉的联合创始人）来自硅谷（SV）思维，“快速行动，打破常规”是其口号。当他从 PayPal 套现几亿美元时，他决定处理（太空探索和）电动汽车。在 SV-land 中，完成工作的时间/速度就是一切，所以他四处寻找可以作为起点的东西来快速起步。

JB Straubel 是一位志同道合的工程师（包括太空和电动汽车），在马斯克公开对太空和电动汽车的兴趣后不久，他就联系了马斯克。

在他们的第一次午餐会议上，Straubel 提到了一家名为AC Propulsion的公司，该公司使用套件车架开发了一款电动跑车原型。在其第二代产品中，它最近已改用锂离子电池，续航里程为 250 英里，提供大量扭矩，可以在 4 秒内达到 0-60，但是，与本次讨论最密切相关的是，使用 - - 你猜对了 -交流推进（感应电机）。

马斯克参观了 AC Propulsion，留下了非常深刻的印象。他尝试了几个月来说服 AC Propulsion 将电动汽车商业化，但当时他们对此没有兴趣。

AC Propulsion 总裁汤姆·盖奇建议马斯克与另一位追求者联手，包括马丁·埃伯哈德、马克·塔彭宁和伊恩·赖特。他们同意合并他们的努力，马斯克成为董事长兼产品设计总负责人，埃伯哈德成为首席执行官，施特劳贝尔成为他们命名为“特斯拉汽车”的新公司的首席技术官。

答案

所以你有它，特斯拉使用感应主要是因为马斯克看到的第一个可行的原型使用了它。惯性（没有双关语……好吧，有点）解释了其余部分（“如果它没有坏……”）。

现在关于为什么 AC Propulsion 在他们的 Tzero 原型中使用它，请参阅其他答案...... ;-)

如果您想要完整的故事，请到这里或这里。

如果不在设计团队中，很难说出工程师的确切原因是什么，但这里有一些想法：

1. 两种电机都需要类似的驱动器。有刷直流电机可以直接使用电池运行，但您在电动汽车中看到的电机类型是无刷直流电机。感应电机和无刷直流电机的驱动器非常相似。一般来说，感应电动机的控制可能更复杂。

2. 直流无刷电机的转子中有磁铁。这比带有铜的感应转子更昂贵。此外，磁铁市场非常不稳定。另一方面，由于 I²R 损耗和铁芯损耗，感应电机的转子会产生更多的热量。

3. 无刷电机的启动转矩通常高于感应电机。

4. 无刷的峰值效率通常高于感应电机，但我相信我在某处读到特斯拉的感应电机比无刷电机的平均效率更高。不幸的是，我不记得我在哪里读到的，虽然。

5. 现在很多人都在研究开关磁阻机。我参加的最近几次汽车会议都是关于转换不情愿的。它们不需要磁铁，而且这类电机的效率看起来很有希望。 每个人都想远离电机中的磁铁。

所以，正如我所说，我怀疑除了特斯拉的工程师之外，任何人都可以回答你的问题。但我最好的猜测是它可能与我的第 4 点有关，但我不确定。我敢肯定磁铁价格的波动也与此有关。

答案来自特斯拉员工本人在文章Induction Versus DC Brushless Motors上

这部分特别值得注意：

在理想的无刷驱动器中，永磁体产生的磁场强度是可调节的。当需要最大扭矩时，尤其是在低速时，磁场强度 (B) 应最大，以便逆变器和电机电流保持在可能的最低值。这最大限度地减少了 I² R（电流² 电阻）损耗，从而优化了效率。同样，当扭矩水平较低时，应减少 B 场，从而也减少由 B 引起的涡流和磁滞损耗。理想情况下，应调整 B 以使涡流、磁滞和 I² 损失的总和最小化。不幸的是，没有简单的方法可以用永磁体改变 B。

相比之下，感应电机没有磁铁，并且 B 场是“可调节的”，因为 B 与 V/f（电压与频率）成正比。这意味着在轻负载时，逆变器可以降低电压，从而减少磁损耗并最大限度地提高效率。因此，使用智能逆变器运行的感应电机比直流无刷电机具有优势——可以交换磁损耗和传导损耗，从而优化效率。随着性能的提高，这一优势变得越来越重要。对于直流无刷，随着机器尺寸的增加，磁损耗会成比例增加，部分负载效率会下降。有了感应，随着机器尺寸的增加，损失不一定会增加。因此，感应驱动可能是需要高性能的首选方法。

永磁体很贵——大约每公斤 50 美元。永磁 (PM) 转子也很难处理，因为当任何铁磁体靠近它们时会产生非常大的力。这意味着感应电机可能会比永磁电机保持成本优势。此外，由于感应电机的弱磁能力，逆变器额定值和成本似乎较低，特别是对于高性能驱动器。由于旋转感应电机在去激励时产生很少或不产生电压，因此它们更容易保护。