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电机的“好坏”到底由谁决定的?

文章出处:本站 | 发表时间:2023-11-06 09:45:05 | 点击次数:1464

电车时代,电机好坏到底该怎样评价呢?

或许很多人会认为,电机的种类决定了电机的好坏。

作为目前使用最多的两种电机——永磁同步电机和交流异步电机,虽然外界对于两种电机种类各有看法,但其实两者各有优势,并不能单纯依靠种类来评价好坏。

也有人认为电机的好坏应当和它的性能参数有关,比如加速、极速和电耗,不管是什么种类的电机,只要这三个参数越高,电机就越好。

但实际上,极速、加速、电耗也不能决定电机的好坏,因为在它们之后,还有一个核心要素在限制着它们的上限,导致电机无法做出更极致的性能。

真正评价电机好坏的核心是散热。不管是电车的加速能力、持久的极速性能,还是经济的电耗水平,都离不开散热的支持。散热既决定了电机的上限,也决定了电机的下限。

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例如永磁同步电机特别依赖散热,因为它的转子使用了永磁体材料,在高温情况下,永磁体会有完全退磁的风险,并且是不可逆的。

而交流异步电机,由于转子使用了传统的线圈绕组结构,会导致它在满负荷运行时会散发大量的热,过高的温度不仅会融掉内部的各种绝缘材料,极端的甚至还能把绕组也融掉。

因此,为了保证不过热,很多车企都严格限制电机转速,这就导致很多电车没法发挥极致的加速、极速等性能;只有散热提升,电机才有解限、以及继续向上发展的可能。


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# 优秀的电机散热应该是怎样的?


现在很多车企都在提升电机散热能力的技术布局,把升级重点集中在了扁线电机、薄片层叠工艺、油冷系统方面。


扁线取代圆线

对比传统的圆线电机,扁线电机不仅可以提升约10%的工作效率,散热能力也能提升10%,可以说是全方位的提升。

圆线电机中,定子绕组由很多根圆铜线组成,对电流的分摊能力有限,空间利用率并不高,进而会放出更多热量。

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扁线绕组通过使用形似矩形的铜条,以简单堆叠的方式彻底填满了插槽空间,电流能够被直径更粗、表面积更大的扁线分摊,从而降低发热量。

在这方面,特斯拉的Model 3和Model Y搭载的永磁同步电机就使用了10层扁线绕组,虽然扁线绕组不一定越多越好,但在提升散热的同时,特斯拉电耗低、极速高的优势,也很难说没有这10层扁线绕组的功劳。

使用薄片层叠工艺

采用薄片层叠工艺的电机转子结构看起来就像是把无数的黄瓜切片拼成了一个整体一样。车企选择把转子切成无数薄片,在减少转子体积的同时,减少电流回路的产生,薄片之间则用焊接等工艺进行连接。

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但薄片层叠工艺最大的受益者,还是镶嵌在其中的永磁体,因为它对高温最敏感。只要转子的温度得到控制,永磁体的压力就能小很多。

这方面可以参考比亚迪的电机,除了使用薄片层叠工艺外,比亚迪甚至还在转子薄片的制作材料中加入了少量硅,改变转子的导电能力,从而控制热量。

用油冷取代水冷

油冷能深入到水冷达不到的地方,且不导电不导磁,可以直接深入到很多水冷管道深入不到的电机内部区域,可以大幅提升散热能力。

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在这方面,某车企的油冷电机平均峰值温度能降低30℃,能够让电机获得更强的性能上限和持续能力,比如零百加速反复加速15次不衰减,长时间高速行驶更稳定等。


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# 总结 #


国内外很多车企与电机供应商都在围绕散热性能积极推进对应的技术与工艺,其实还有很大的优化空间,有的已经取得了不错的成果,只是由于短时间内成本无法降低,所以无法量产。而随着相关技术材料、工艺成本的逐渐下降,电机的散热性能终究是会稳步提升的,而在彻底解除“散热”的封印后,电机的整体性能也将真正得到质变。

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关键词:工业润滑油 胶粘剂 密封件 表面处理