近日，星驅(qū)科技最新研發(fā)一款SPEED 高速電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 24,000rpm，功率密度達(dá) 14kW/kg。

星驅(qū)如何實(shí)現(xiàn)2.4萬rpm

據(jù)星驅(qū)科技的介紹，高速電機(jī)的設(shè)計(jì)面臨兩個(gè)主要挑戰(zhàn)，分別是高強(qiáng)度轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)和冷卻散熱問題。

針對(duì)這兩大挑戰(zhàn)，星驅(qū)科技SPEED 高速電機(jī)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子磁橋結(jié)構(gòu)，配備高強(qiáng)度硅鋼片，大幅提高了電機(jī)高速運(yùn)行下的可靠性、安全性，邁向更高的工作轉(zhuǎn)速。另外，星驅(qū)科技采用了前沿的冷卻技術(shù)，即定子鐵芯獨(dú)特的特殊冷卻流道設(shè)計(jì)、集成噴射的端部導(dǎo)油環(huán)設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)子內(nèi)置的雙向散熱通道設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)創(chuàng)新大幅改善了電機(jī)的冷卻，完美解決了電機(jī)端部繞組局部熱點(diǎn)問題，并且提高了電機(jī)持續(xù)運(yùn)行性能。

我們看到，星驅(qū)科技一直在追求高性能電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。其在2023 IAA展上展出一款全新超高性能 800V 電驅(qū)系統(tǒng)一EDU P900。該電驅(qū)系統(tǒng)采用 hairpin 扁線繞組技術(shù)，搭配 0.2 毫米硅鋼片等先進(jìn)技術(shù)及材料，實(shí)現(xiàn) 450kW的峰值功率及 630N·m 的峰值扭矩，助力路特斯 Eletre R+ 躋身 2 秒俱樂部。

向2.5萬轉(zhuǎn)發(fā)展

高速電機(jī)，是電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)“三高一低”之一，目的或是在保持電機(jī)體積重量不變的情況下提高功率，從而提升動(dòng)力性能，打造更高極速和更快加速度的高性能車；或者在功率不變的情況下，做小扭矩，減小尺寸和重量，從而做高功率密度，將成本降下來。

根據(jù)NE時(shí)代整理的電驅(qū)動(dòng)配套數(shù)據(jù)，目前，14,000~16,000rpm是主流。部分高性能轎車對(duì)16,000~19,000rpm的電機(jī)也批量應(yīng)用。市面上最高轉(zhuǎn)速的新能源汽車保持者仍然是特斯拉，高達(dá)19,000rpm，其次是小鵬汽車搭載的18,000rpm峰值轉(zhuǎn)速的電驅(qū)。

不少車企和Tier 1也推出了高達(dá)2萬轉(zhuǎn)的電機(jī)。如比亞迪“易四方”平臺(tái)最高轉(zhuǎn)速20,500rpm；哪吒汽車浩智電驅(qū)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)20,000rpm的加持下，整車的最高車速可達(dá)230km/h；博格華納永磁同步電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速可以達(dá)到20,000rpm以上；日立Astemo電機(jī)轉(zhuǎn)速22,000rpm……

未來，電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)進(jìn)一步提高，會(huì)達(dá)到25,000rpm甚至以上，以更高的轉(zhuǎn)速來完成電機(jī)的小型化。

技術(shù)和成本的雙重挑戰(zhàn)

電機(jī)向2萬轉(zhuǎn)以上發(fā)展的趨勢(shì)明顯，但如星驅(qū)所述，需要突破轉(zhuǎn)子強(qiáng)度、冷卻散熱、軸承等問題。

高轉(zhuǎn)速電機(jī)中，轉(zhuǎn)子需要克服高離心力的挑戰(zhàn)。為了保證轉(zhuǎn)子強(qiáng)度，部分企業(yè)或采用高強(qiáng)度硅鋼片，或在轉(zhuǎn)子上纏繞碳釬維，或者兩種方案同步應(yīng)用。目前，特斯拉已經(jīng)批量生產(chǎn)碳纖維轉(zhuǎn)子，主要作用是滿足高速需求、增加扭矩等。博格華納在今年4月份分享了一款2.5萬轉(zhuǎn)碳纖維轉(zhuǎn)子。另外，智新科技的馬赫動(dòng)力、匯川聯(lián)合動(dòng)力、天蔚藍(lán)等皆推出了碳纖維轉(zhuǎn)子。

關(guān)于冷卻散熱，高速帶來的最直接的挑戰(zhàn)就是冷卻。目前，不少驅(qū)動(dòng)電機(jī)都在冷卻上下功夫，為了均衡冷卻采用油冷，如今為了追求轉(zhuǎn)矩極限、功率極限，對(duì)熱管理技術(shù)進(jìn)行深入研究。如博格華納曾展示的向心式油冷技術(shù)，通過鐵芯凸起的油路結(jié)構(gòu)和油孔設(shè)計(jì)，使冷卻液充分覆蓋繞組，可以做到噴淋無死角，冷卻均勻效果更明顯。舍弗勒推出定子槽內(nèi)冷卻技術(shù)，在繞組之間放置冷卻液。Lucid齒軛開槽油冷，讓油更靠近熱源銅線，最大程度進(jìn)行降溫。

NE時(shí)代了解到，國外從2016年，國內(nèi)從2018年開始，電機(jī)轉(zhuǎn)速提高到16,000rpm以上，潤滑油的粘度普遍較低，油膜耐電壓能力下降，經(jīng)過2-6萬千米整車運(yùn)行，相繼出現(xiàn)軸承電腐蝕問題。合理的軸承電腐蝕防護(hù)措施會(huì)成為必然。目前，導(dǎo)電軸承、導(dǎo)電碳刷、導(dǎo)電環(huán)等導(dǎo)電方案，與陶瓷球軸承等絕緣方案共用，解決軸承電腐蝕問題。

針對(duì)2萬轉(zhuǎn)以上驅(qū)動(dòng)電機(jī)，行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)不少解決方案，但是成本問題仍然是高速電機(jī)批量化應(yīng)用面前的障礙。如小鵬汽車曾指出，站在零部件的角度，目前為止在2萬轉(zhuǎn)以內(nèi)，對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)包括軸承和油封，從功能實(shí)現(xiàn)和成本的角度能夠達(dá)到均衡。在2萬轉(zhuǎn)以上，能不能產(chǎn)品化，實(shí)現(xiàn)車規(guī)級(jí)的批量化生產(chǎn)，可能會(huì)麻煩一些。

不過，小鵬同樣認(rèn)為，接下來一兩年行業(yè)將向2萬轉(zhuǎn)發(fā)展，高速電機(jī)會(huì)慢慢成為行業(yè)的主流。至于2.5萬轉(zhuǎn)，將會(huì)出現(xiàn)成本核算的均衡問題。因此，高速電機(jī)到底要多“高速”，將取決于主機(jī)廠與Tier 1對(duì)性能和成本的均衡考慮，以及對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的考量，如是否出口到具有“高速天堂”之稱的歐洲市場(chǎng)。

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