EVK电机：高速驱动电机的效率困惑及方案探讨

首先，曹总对电动力总成的高速趋势做了简要介绍。

电机定转子的材料为硅钢片，漆包线，磁钢，绝缘材料组成，是电机成本的主要组成部分。曹总以某电机批产10万台为例，指出电机材料的费用占比最大，约占93%。因此，提高电机转速，不仅能降低电机重量十分有利于轻量化，更能直接减少核心材料用量，降低成本。

目前高速化带来的技术挑战有：

➢ 电机工作频率加大

➢ 电机工作寿命要求受到严重挑战

➢ 转子结构产生巨大的离心应力

➢ 电机动不平衡离心力更大，离心力导致零部件的配合精度要求更为苛刻

➢ 工况条件下的铁损：

根据典型车型的CLTC工况点可知，CLTC工况下电机的主要损耗是铁损。采用提高减速箱变比的方式提高电机转速时，根据材料的损耗特性可知电机的铁损将明显提高，如此严重影响工况条件下的续航里程。为了改善电机CLTC工况下的效率，目前越来越多的电机放弃4对极设计换为3对极设计。

➢ 高频率小的交流损耗发热问题：槽口导线的交流损耗最大，且散热最为严重。

但目前还没出现减小交流损耗的有效方案。

此外，关于极致高转速与高效率，曹总指出了两个矛盾点。

➢ 改极对数后平均效率没有达到期望值：

电机的绕组端部尺寸和轭部厚度与电机的极对数成反比，电机由4对极改为3对极后，绕组端部尺寸明显增大，相同空间下铁芯比例减少。电机低速大扭矩时，主要损耗为铜损，因此减少极对数，铜损将明显增加，这样导致很多单位减少极对数设计后CLTC工况平均效率没有实现明显改善（即使采用了一样的铁芯叠高）。

➢ 深度弱磁效果不好，难度太大：

在不牺牲车辆百公里加速时间条件下，当减速器的变比保持不变，用提高电机最高工作转速的方法实现极致车速设计，又有2种设计思路。

一种方案是，维持电机的反电势不变，依靠电机的深入弱磁实现极致高速运行。该方案电机在致极致高速工作时，一旦失控，会产生过高反电势，控制难度大。同时高速时峰值功率下降快，电机的小负载电流大，绕组温升高，需要良好的冷却设计，系统的综合实现难度较大，很难实现车速250km/h以上。

实现极致车速的另一种方案是降低电机反电势系数，增大电机的工作电流，保持电机的扭矩不变，且确保电机高速工况功率基本不降低。但电机的反电势正比与电机的尺寸及绕组安匝数，一方面导致电机的拐点转速过高，高效区后移，导致电机CLTC工况直接下降；另一方面，电机电机的安匝数明显降低，绕组滤波能力下降。

关于高效率驱动电机解决方案，曹总介绍了用阶梯槽设计进一步降低电机铁损，且更有利于采取降低交流损耗的措施。

由于交流损耗不均匀及，每层导线散热困难度不同，传统扁线槽底和槽口导线温度差异较大（经过仿真可达40℃以上）。采用不等槽宽后不同层的导线采用了不同规格，同时可采用不同截面积，可以实现热量更快的散出，降低了绕组的平均温度。

采用阶梯槽后，齿可以接近平行效果，磁密分布更加均衡，既可以实现相同导磁能力下增大槽面积，又可有效控制住磁密不均匀引起的额外铁损增加。

此外，曹总还介绍了双短距绕组方案及其功效。双短距绕组有效降低20%的绕组交叠数，从而降低绕组端部尺寸，它能够直接降低电阻与端部绕组温度，改善绕组滤波效果，进一步提高系统效率。

同时，双短距绕组还具有极致轴向尺寸的功效，可大幅度节省轴向空间，解决双电机后驱的行业痛点。下图是相对常规短距绕组的性能对比，经计算，双短距端部电阻下降15%。