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

星驅如何實現(xiàn)2.4萬rpm

據(jù)星驅科技的介紹，高速電機的設計面臨兩個主要挑戰(zhàn)，分別是高強度轉子設計和冷卻散熱問題。

針對這兩大挑戰(zhàn)，星驅科技SPEED 高速電機通過優(yōu)化設計轉子磁橋結構，配備高強度硅鋼片，大幅提高了電機高速運行下的可靠性、安全性，邁向更高的工作轉速。另外，星驅科技采用了前沿的冷卻技術，即定子鐵芯獨特的特殊冷卻流道設計、集成噴射的端部導油環(huán)設計及轉子內置的雙向散熱通道設計。這些設計創(chuàng)新大幅改善了電機的冷卻，完美解決了電機端部繞組局部熱點問題，并且提高了電機持續(xù)運行性能。

我們看到，星驅科技一直在追求高性能電驅動系統(tǒng)。其在2023 IAA展上展出一款全新超高性能 800V 電驅系統(tǒng)一EDU P900。該電驅系統(tǒng)采用 hairpin 扁線繞組技術，搭配 0.2 毫米硅鋼片等先進技術及材料，實現(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2.5萬轉發(fā)展

高速電機，是電驅動系統(tǒng)技術發(fā)展趨勢“三高一低”之一，目的或是在保持電機體積重量不變的情況下提高功率，從而提升動力性能，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時代整理的電驅動配套數(shù)據(jù)，目前，14,000~16,000rpm是主流。部分高性能轎車對16,000~19,000rpm的電機也批量應用。市面上最高轉速的新能源汽車保持者仍然是特斯拉，高達19,000rpm，其次是小鵬汽車搭載的18,000rpm峰值轉速的電驅。

不少車企和Tier 1也推出了高達2萬轉的電機。如比亞迪“易四方”平臺最高轉速20,500rpm；哪吒汽車浩智電驅的驅動電機20,000rpm的加持下，整車的最高車速可達230km/h；博格華納永磁同步電機峰值轉速可以達到20,000rpm以上；日立Astemo電機轉速22,000rpm……

未來，電機轉速會進一步提高，會達到25,000rpm甚至以上，以更高的轉速來完成電機的小型化。

技術和成本的雙重挑戰(zhàn)

電機向2萬轉以上發(fā)展的趨勢明顯，但如星驅所述，需要突破轉子強度、冷卻散熱、軸承等問題。

高轉速電機中，轉子需要克服高離心力的挑戰(zhàn)。為了保證轉子強度，部分企業(yè)或采用高強度硅鋼片，或在轉子上纏繞碳釬維，或者兩種方案同步應用。目前，特斯拉已經(jīng)批量生產碳纖維轉子，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2.5萬轉碳纖維轉子。另外，智新科技的馬赫動力、匯川聯(lián)合動力、天蔚藍等皆推出了碳纖維轉子。

關于冷卻散熱，高速帶來的最直接的挑戰(zhàn)就是冷卻。目前，不少驅動電機都在冷卻上下功夫，為了均衡冷卻采用油冷，如今為了追求轉矩極限、功率極限，對熱管理技術進行深入研究。如博格華納曾展示的向心式油冷技術，通過鐵芯凸起的油路結構和油孔設計，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冷卻技術，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，最大程度進行降溫。

NE時代了解到，國外從2016年，國內從2018年開始，電機轉速提高到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2-6萬千米整車運行，相繼出現(xiàn)軸承電腐蝕問題。合理的軸承電腐蝕防護措施會成為必然。目前，導電軸承、導電碳刷、導電環(huán)等導電方案，與陶瓷球軸承等絕緣方案共用，解決軸承電腐蝕問題。

針對2萬轉以上驅動電機，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批量化應用面前的障礙。如小鵬汽車曾指出，站在零部件的角度，目前為止在2萬轉以內，對于傳動系統(tǒng)包括軸承和油封，從功能實現(xiàn)和成本的角度能夠達到均衡。在2萬轉以上，能不能產品化，實現(xiàn)車規(guī)級的批量化生產，可能會麻煩一些。

不過，小鵬同樣認為，接下來一兩年行業(yè)將向2萬轉發(fā)展，高速電機會慢慢成為行業(yè)的主流。至于2.5萬轉，將會出現(xiàn)成本核算的均衡問題。因此，高速電機到底要多“高速”，將取決于主機廠與Tier 1對性能和成本的均衡考慮，以及對應用場景的考量，如是否出口到具有“高速天堂”之稱的歐洲市場。

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