電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）在電動汽車時代，動力來源更加廉價，動輒200kW功率的單電機(jī)隨處可見，雙電機(jī)車型加速輕松可以媲美以往百萬級別的性能燃油車。

不過，電機(jī)的技術(shù)門檻并沒有人們想象中低，比如近幾年，單電機(jī)的功率越來越大，功率密度越來越高，每一次性能上的提升都是材料、散熱、電路控制方面的進(jìn)步。

此前《中國制造2025重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖》中的目標(biāo)是，到2025年和2030年，國內(nèi)乘用車驅(qū)動電機(jī)20s有效比功率分別要達(dá)到≥4kW/kg和≥5kW/kg，因此功率密度是未來電動汽車驅(qū)動電機(jī)的一個重要考量參數(shù)。

目前市面上高功率驅(qū)動電機(jī)發(fā)展情況

目前主流的純電汽車，單電機(jī)峰值功率普遍在100kW-200kW之間，但在一些中高端車型上，考慮到性能需求，后橋驅(qū)動電機(jī)的峰值功率可以達(dá)到250kW-300kW。

而從已經(jīng)量產(chǎn)的純電車型來看，目前峰值功率最大的驅(qū)動電機(jī)是Lucid Motor的500kW電機(jī)，單電機(jī)重量74kg，功率密度超過7kW/kg。這款峰值功率高達(dá)500kW的永磁同步電機(jī)在轉(zhuǎn)子繞組、減速器、冷卻方面進(jìn)行了特殊優(yōu)化，不計成本降低體積以及提升性能，最終實現(xiàn)了超高的功率密度。

上汽智己在即將發(fā)布的LS6上，會推出一款單軸峰值功率高達(dá)379kW的驅(qū)動電機(jī)，搭載在LS6的后橋上。但上汽在碳博會上還展示出一款單軸功率高達(dá)475kW的電機(jī)，重量為89.8kg，功率密度超過5kW/kg。據(jù)官方介紹，這款475kW電機(jī)采用了陶瓷軸承、碳纖維包覆轉(zhuǎn)子、定轉(zhuǎn)子雙油冷等方案，同時已經(jīng)有實物展示。

廣汽埃安今年3月發(fā)布了全新一代高性能集成電驅(qū)——夸克電驅(qū)，據(jù)稱在最大功率260kW的情況下，電機(jī)重量僅為21.5kg，功率密度高達(dá)12kW/kg。不過這里官方?jīng)]有詳細(xì)解釋，21.5kg的重量是否包含包括減速器、電驅(qū)逆變器等模塊。

另外要注意的是，上面包括Lucid、智己、埃安三家的高功率密度電機(jī)，都是建立在800V高壓平臺之上。而市面上主流的400V平臺上，智己L7的250kW電機(jī)功率密度為3.03kW/kg，已經(jīng)是量產(chǎn)400V平臺上的最高數(shù)據(jù)。

這也從另外的角度說明，如果要達(dá)到《中國制造2025重點領(lǐng)域技術(shù)路線圖》中的目標(biāo)，到2023年電動汽車驅(qū)動電機(jī)基本都需要上800V平臺。

高功率密度電機(jī)，有哪些難點？

在包括新能源汽車上的廣泛應(yīng)用后，為了提高車輛續(xù)航，降低驅(qū)動電機(jī)的功率密度，即在功率不降低，電機(jī)性能不降低的情況下，盡可能降低電機(jī)的體積和重量；或使功率、效率提升的同時，電機(jī)重量不變。總而言之，如今新能源汽車對驅(qū)動電機(jī)的需求就是，輕量化的同時又要保證性能和效率的水平。

那么對于高功率密度的電機(jī)而言，也有不少難點，包括散熱、材料、電路設(shè)計、轉(zhuǎn)子設(shè)計等方面。

首先，提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，其實是提高電機(jī)功率密度的一個重要方向。但有一個顯而易見的問題是，電機(jī)轉(zhuǎn)速提高之后，電機(jī)供電的頻率就會變得很高，這對整流器、變頻器等器件來說，損耗會加大，降低系統(tǒng)的可靠性。

除此之外，電機(jī)中磁性材料中由于存在交變或脈動磁場而引起的功率損耗會以熱的形式表現(xiàn)，也就是說隨著頻率的提高，這部分發(fā)熱導(dǎo)致的損耗，在電機(jī)總損耗中的比重會增大，降低電機(jī)的效率。

在高轉(zhuǎn)速電機(jī)中，轉(zhuǎn)子還要面臨著克服離心力的挑戰(zhàn)。目前業(yè)界前列的驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速已經(jīng)超過20000rpm，這使得轉(zhuǎn)子材料承受很大的切向應(yīng)力。所以為了提高轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一些廠商在高轉(zhuǎn)速電機(jī)的轉(zhuǎn)子上采用碳纖維護(hù)套，或是改進(jìn)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用高強(qiáng)度疊片等材料，來滿足高轉(zhuǎn)速電機(jī)的需求。

我們還可以看到現(xiàn)在的驅(qū)動電機(jī)在冷卻上下了很多功夫，包括水冷、油冷等，實際上溫度問題一直以來都是電機(jī)發(fā)展過程中的難題。

因為在電機(jī)運轉(zhuǎn)過程中，定子繞組的端部往往是發(fā)熱程度最高的部分，所以在油冷系統(tǒng)中，會通過往端部噴射冷卻油來將這些熱量帶走，為其降溫。當(dāng)然，目前點擊的油冷散熱方案多種多樣，包括通過在定子內(nèi)部設(shè)置油冷管道來從內(nèi)部散熱等。

另外在定子繞組中，所采用的導(dǎo)線形態(tài)也會對電機(jī)的性能產(chǎn)生影響。以往電機(jī)普遍采用圓線繞組，但隨著扁線電機(jī)的應(yīng)用，扁線由于形態(tài)上有利于電機(jī)滿槽率提升，這意味著在電機(jī)空間不變的情況下，可以填充更多的銅線，產(chǎn)生更強(qiáng)的磁場強(qiáng)度，提升功率密度。

體積方面，從圓線變?yōu)楸饩€，同樣空間的定子下可以填充的銅能夠增加20%以上，一定程度上可以令電機(jī)功率提高20%；在散熱方面，扁線繞組由于線與線之間的接觸面積更大，熱傳導(dǎo)效果更好，所以也有利于散熱。

在噪音方面，電機(jī)的槽配合對電磁振動和噪聲的產(chǎn)生、抑制都具有決定性的作用，可以采取更小的槽口尺寸，來降低電機(jī)電磁噪音。同時扁線電機(jī)能夠提高電樞剛度，對電樞噪音也有抑制作用。

小結(jié)：

在電動汽車上，伴隨著整個新能源行業(yè)的發(fā)展，驅(qū)動電機(jī)也在近幾年迎來了高速發(fā)展階段，各大廠商都在努力提高電機(jī)的功率密度。期待未來會有更多功率更大，重量更輕、能耗更低的驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)品，來推動電動汽車的普及。