- 業界三相電動機是如何工作的？張朝陽解讀汽車工程中的電動力學2024-09-03 來源： | 點擊率：
物理基礎理論怎么走向尖端科技？為什么說一切電磁現象背后都是麥克斯韋方程組？近日，搜狐創始人、董事局主席兼首席執行官、物理學博士張朝陽在一輛新能源車里開講物理課，從電磁場理論到三相電動機工作原理，硬核解讀新能源汽車背后的電動力學原理。
“真正精彩創新都來自于對本質的把握“，張朝陽強調從第一性原理出發理解萬事萬物。在卡爾·本茨利用燃油發動機首次發動汽車近150年后的今天，新能源汽車正取代傳統燃油車，成為新的出行主力。為了新能源汽車能夠成為風尚？對此，張朝陽表示要尋根究底，從新能源汽車運動電能和電機的核心特征出發，回歸電動力學來理解電與磁在其中發揮的作用。
張朝陽首先介紹了發表于19世紀的麥克斯韋方程組，這一方程組總結了人類在電磁現象中習得的一切規律。張朝陽對麥克斯韋方程組進行變形，重新推導了一遍法拉第電磁感應定律，而這正是新能源汽車“心臟”三相電動機的工作原理。
三相電動機是利用高壓交流電驅動轉子輸出動力的裝置。根據 “電磁感應”定律，交流電在精心設計的電路中流轉，將在定子腔體中感應出旋轉磁場，這就是“電生磁”現象。作為永磁鐵的轉子會傾向于與磁場方向保持平行，會追逐著旋轉磁場跑動，進而帶動了車輪同步轉動，汽車就開起來了。
當汽車轉動起來后，電磁感應中的“磁生電”便開始發揮作用。轉子在旋轉時，自身的磁場會產生反向的電壓，把動力轉換回電能。電動機傾向于把電能轉換為動力，但轉子又傾向于把動力“還回去”。二者是此消彼長、互相“拔河”的過程，當轉子越轉越快，它反向轉換的能力越來越強，所以最終給到車輪的動力會變得越來越小。
張朝陽解釋，這就是開車時感覺“低速有勁，高速乏力”的原因所在，混動新能源車的出發點正是為了解決電動機這一缺陷。他從基礎理論出發，通過仔細分析三相電動機線圈上的電壓平衡方程，從中解出了三相電動機輸出扭矩與轉速之間的關系，用數學定量地描述了三相電動機的工作狀態。
這堂“車里的物理課”拆解了日常出行場景背后的物理學原理，直播間有網友稱這種別致的授課模式能夠更好地理解物理?！稄埑柕奈锢碚n》自2021年至今直播講課220余期，近日還發布了同名物理科普書籍第三卷(量子力學)。近三年時間，除了理論物理水平得以提高，張朝陽感觸比較深的是自己用物理知識研究了很多企業工程上的產品問題。
張朝陽多次強調基礎科學的重要性，在象牙塔里很多演算不只是滿足人們對于未知世界好奇心，而是距離創造美好生活、解決人類實際生活中存在的問題如此之近。在張朝陽看來，一個企業或者產品部門需要有懂物理的科學家，比如面對燃油機、電動機或者混動專用發動機，不同于根據業界經驗套用公式，物理學家知道公式是怎么來的，去調參數可以設計出新的東西。
