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电机（电驱）热点技术解析

电机（电驱）热点技术解析 苏州三现电子科技有限公司
2025-05-13
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导读：01#自粘接铁芯自粘结电机铁芯具有提高电机高功率密度、降低振动、减少噪音、降低温升、增加定转子铁芯强度、精度高

01#



自粘接铁芯

自粘结电机铁芯具有提高电机高功率密度、降低振动、减少噪音、降低温升、增加定转子铁芯强度、精度高、清洁度高、设计灵活、高效节能等优点。


自粘接铁芯50年前就发明了，早期核心技术被国外垄断，广泛应用于航海探测、航空、轨道交通、军事航天、精密机床电主轴、高速电机等领域。最近几年，随着新能源汽车行业的快速发展，欧洲、美国、日本等国家开始应用在驱动电机上。国内目前也已有较多企业在用自粘接铁芯打样进行验证了，相信很快就有批量应用。



黑田的点胶技术路

02#


无稀土电机

2023年的3月2日，特斯拉动力系统和能源工程高级副总裁德鲁·巴格里诺（Drew Baglino）在公司投资者日活动上表示，新能源汽车大规模推广需要更便宜的价格，特斯拉的下一代永磁电机将完全不使用稀土材料，以降低电子设备的复杂性和成本。


所谓稀土，虽然有个土字，但其实是指特定种类的稀有金属，一共有镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu）、钇（Y）和钪（Sc）等17种。我们目前永磁电机上，以稀土永磁体---钕铁硼磁钢为主。


资料显示，2017年~2022年，特斯拉已采取了通过优化设计提高效率来减少对稀土依赖的策略，旗下全新Model 3驱动模块的稀土用量已减少了25%，当前特斯拉汽车电动机中使用的稀土元素主要有镝、铽、钕三种，其含量分别为10g、10g、500g。特斯拉计划，未来将三种稀土元素的用量都降至0g。


替换稀土永磁材料路线方面，铁氧体与铝镍钴等常见磁性材料对比钕铁硼性能仍较弱。钐钴材料在性能上与钕铁硼差异较小，但钐钴仍属于稀土永磁材料，不符合 0 稀土的替代需求。硬磁材料之中氮化铁(α“-Fe16N2)在理论性能上具备替代钕铁硼的可能性，但是距离能量产，应该还较远。




去稀土化的几个典型代表产品：
马勒高效无磁电机


宝马第五代电驱-电励磁电机

 法雷奥高压无稀土电机-电励磁同步电机
采埃孚-感应式无磁同步电机


AEM公司-无磁钢30000rpm电机

2023年必定是去稀土化技术发展路线的重要一年。未来我们或许可以看到更多优秀的产品，或者铁氮永磁体的真正商业化应用。

03#


电机高速化

新能源乘用车驱动电机的转速，我们亲身经历过从6000~7000rpm到9000、再进步到12000、接着干到了15000，后续又有优秀企业干到了18000~19000rpm。而今年，各大主机厂纷纷突破20000rpm，越来越高，尤其是在最近的这段时间，更是达到巅峰。

2023年之前，量产车最高转速电机头衔属于特斯拉Model S Plaid，接近20000rpm。





进入到2023年之后，不好意思，不断被国产品牌超越了。

首先是1月5日，比亚迪仰望发布，易四方电驱平台横空出世。电机最高转速也达到了20500rpm。




紧接着埃安夸克电驱、东风马赫E电驱推出。



随后在4月份的上海车展，一大批新能源汽车及创新的电驱系统粉墨登场，各种黑科技、新技术，激动了全世界汽车行业。

红旗E001  22000rpm  4月18日上海车展发布

博格华纳  25000rpm  4月18日上海车展发布

汇川  20000rpm  4月18日上海车展发布

哪吒汽车浩智电驱  20000rpm  8月21日公布

星驱助力路特斯  ＞20000rpm 9月4-8亮相IAA


智己LS6  21000rpm  10月12日上市

2023年最后一个多月，热闹了。先出场的是余承东，在11月9日智界S7预售发布会上，隆重介绍了全新一代DriveONE 800V高压碳化硅黄金动力平台，行业量产车的最高电机转速22000rpm。而且余承东还特意强调，还有3000rpm预留着、未解锁，也就是已经做出来了25000rpm的电机。




随后蔚来汽车的李斌，在ET9发布会上也介绍了最新的电驱系统，转速超过20000rpm，而且这款电机还有925V以及连续波绕两个特点，在后续继续深入介绍。


蔚来ET9  20000rpm  12月23日发布

最后，12月28日14:00，小米汽车技术发布会、准时开始，雷军首先介绍的就是小米的超级电机。前两款（V6和V6S）电机转速21000rpm，也非常不错了。但是雷布斯不甘心被截胡呀，所以紧接着公布了小米的第三款电机V8S，电机转速达到了惊人的27200rpm。





然而，惊喜还没有结束，雷军继续放了个炸弹，在小米实验室、还已经成功预研了更高转速的电机，那就是：



电机高速化，但是要高到什么程度？27200转是不是完全没必要？35000转是不是根本就无用武之地？我整理了几位大咖的观点。


  • 小鹏电驱总监齐总：站在整车的角度，太高的转速没有实际意义，电机不需要超过2万转的转速。当速比变得特别大的时候，比如从9.6变到10.6的时候，CLTC效率能降低接近0.3%，高速效率能降低1%，这在整车厂是不能够接受的。


  • 庞总观点：现在电驱的难点不是开发，难在怎么用好。应用端怎么发挥产品的最大效能，这个才更有探讨的价值。


  • 刘博后的观点：8000转是及格，10000转是良好，15000转是优秀，20000转是艺高人大大，100000万转是愣头青。

04#


碳纤维转子

先上图、温故下特斯拉的碳纤维转子，并扣下主题。





看过小米汽车技术发布会的朋友，应该都知道，确保高转速下的转子结构强度，不仅仅只是有碳纤维缠绕的方案，还有小米提到的超高强度硅钢材料方案。


在小米发布会之前，我的微信群里面曾讨论过：是否＞20000rpm的电机转子都需要优先用碳纤维缠绕？蜂巢仿真专家刘天师的观点如下：


  • 离心力大小不仅仅是看转速，还要看转子直径。

  • 磁桥设计也要考虑。

  • 以转子外圈线速度为基准来考虑；线速度150m/s或以下，采用普通硅钢材料即可；线速度在170m/s左右，要用高强度硅钢片；线速度到180m/s或以上，要么用高强度硅钢片、要么用碳纤维方案。

  • AVL那个30000rpm的电机、转子外圈线速度才155m/s ，其实用一般的硅钢片就能搞定；而红旗34000rpm的电机、是碳纤维超速试验。
提到缠绕碳纤维，其实也有很多朋友会说、这种工艺和伺服电机领域转子缠凯夫拉线/无纬带的方式极其相似。但实际上技术要求差异还是挺大的。


为什么碳纤维包裹转子、能改善强度，碳纤维的特性是什么，干式缠绕湿式缠绕的工艺路线有哪些差异...我们这里就不介绍了，大家可以在网上查到很多资料。我们接着往下说一说国内新能源汽车、驱动电机转子和碳纤维的故事。国内其实最早用上碳纤维的，应该是珠海英搏尔。不过英搏尔采用的是碳纤维护套的工艺，类似下图。


特斯拉Model S Plaid中出现的碳纤维缠绕，从网上找了下资料，设备原理大概是这样的：

特斯拉的鲶鱼效应，真实、迅速、有效。这两年我们很多主机厂、tier1企业都有在做相关调研和试验。而到了2023年，已是百花齐放、百花争艳了。在我们上期的高转速电机盘点当中、有＞20000rpm电驱的企业，实际上都有碳纤维转子。

一汽红旗 碳纤维转子

大概两年前，有一位朋友就跟我聊起过碳纤维转子，也给我建议过、可以花点心思去研究，最好能做这个碳纤维缠绕设备。剧透一下：目前这位朋友就在小米，我相信小米的巅峰转速电机，一定有他的贡献。我确实动了心思，当时也搜寻了很多资源，比如就找到了德国ROTH。

我还和苏鹏、墨森等都详细交流过。这两家当时都已经在开始给客户做打样了。沟通中发现，现阶段给客户打样，做样机，那是完全没问题的。但是如果想要批量制作，其实是比较有难度的，不仅仅在于缠绕设备的节拍、缠绕的质量，还包括固化的效率。按照当时给我的反馈，需要几十个小时的固化时间，根本实现不了大批量量产。

另外我也找了好多做电机研发的朋友进行沟通，大部分人的观点还是认为碳纤维缠绕只是非常非常小的市场。即使2023年是2万转的元年，后续会有越来越多车型装载高转速电机，但也难以在2024年、让碳纤维电机数量超过30万台。

所以，最终还是因为时间精力和财力有限，放弃了继续研发这个设备。目前除了各大主机厂之外，还有两家专业做碳纤维转子的企业，分别是山东博源精密机械有限公司（天蔚蓝电驱动科技）、嘉兴墨森动力科技有限公司（产品和介绍见下图）。



按照我之前汇总的信息，碳纤维缠绕的大批量量产，局限于工艺和设备，难度非常大。但是在12月28日小米汽车技术发布会上，我看到了一个新工艺名词：激光原位固化技术。


小米的这个激光原位固化技术，如果是从碳纤维浸漆胶和固化手段上进行了创新、能在保证预紧力等要求下、大大节约了固化时间，那这项技术，必须要点赞！

【声明】内容源于网络
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