功率更大，重量更轻，车企卷向驱动电机功率密度

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）在电动汽车时代，动力来源更加廉价，动辄200kW功率的单电机随处可见，双电机车型加速轻松可以媲美以往百万级别的性能燃油车。

不过，电机的技术门槛并没有人们想象中低，比如近几年，单电机的功率越来越大，功率密度越来越高，每一次性能上的提升都是材料、散热、电路控制方面的进步。

此前《中国制造2025重点领域技术路线图》中的目标是，到2025年和2030年，国内乘用车驱动电机20s有效比功率分别要达到≥4kW/kg和≥5kW/kg，因此功率密度是未来电动汽车驱动电机的一个重要考量参数。

目前市面上高功率驱动电机发展情况

目前主流的纯电汽车，单电机峰值功率普遍在100kW-200kW之间，但在一些中高端车型上，考虑到性能需求，后桥驱动电机的峰值功率可以达到250kW-300kW。

而从已经量产的纯电车型来看，目前峰值功率最大的驱动电机是Lucid Motor的500kW电机，单电机重量74kg，功率密度超过7kW/kg。这款峰值功率高达500kW的永磁同步电机在转子绕组、减速器、冷却方面进行了特殊优化，不计成本降低体积以及提升性能，最终实现了超高的功率密度。

上汽智己在即将发布的LS6上，会推出一款单轴峰值功率高达379kW的驱动电机，搭载在LS6的后桥上。但上汽在碳博会上还展示出一款单轴功率高达475kW的电机，重量为89.8kg，功率密度超过5kW/kg。据官方介绍，这款475kW电机采用了陶瓷轴承、碳纤维包覆转子、定转子双油冷等方案，同时已经有实物展示。

广汽埃安今年3月发布了全新一代高性能集成电驱——夸克电驱，据称在最大功率260kW的情况下，电机重量仅为21.5kg，功率密度高达12kW/kg。不过这里官方没有详细解释，21.5kg的重量是否包含包括减速器、电驱逆变器等模块。

另外要注意的是，上面包括Lucid、智己、埃安三家的高功率密度电机，都是建立在800V高压平台之上。而市面上主流的400V平台上，智己L7的250kW电机功率密度为3.03kW/kg，已经是量产400V平台上的最高数据。

这也从另外的角度说明，如果要达到《中国制造2025重点领域技术路线图》中的目标，到2023年电动汽车驱动电机基本都需要上800V平台。

高功率密度电机，有哪些难点？

在包括新能源汽车上的广泛应用后，为了提高车辆续航，降低驱动电机的功率密度，即在功率不降低，电机性能不降低的情况下，尽可能降低电机的体积和重量；或使功率、效率提升的同时，电机重量不变。总而言之，如今新能源汽车对驱动电机的需求就是，轻量化的同时又要保证性能和效率的水平。

那么对于高功率密度的电机而言，也有不少难点，包括散热、材料、电路设计、转子设计等方面。

首先，提高电机的转速，其实是提高电机功率密度的一个重要方向。但有一个显而易见的问题是，电机转速提高之后，电机供电的频率就会变得很高，这对整流器、变频器等器件来说，损耗会加大，降低系统的可靠性。

除此之外，电机中磁性材料中由于存在交变或脉动磁场而引起的功率损耗会以热的形式表现，也就是说随着频率的提高，这部分发热导致的损耗，在电机总损耗中的比重会增大，降低电机的效率。

在高转速电机中，转子还要面临着克服离心力的挑战。目前业界前列的驱动电机转速已经超过20000rpm，这使得转子材料承受很大的切向应力。所以为了提高转子结构强度，一些厂商在高转速电机的转子上采用碳纤维护套，或是改进转子的结构设计，采用高强度叠片等材料，来满足高转速电机的需求。

我们还可以看到现在的驱动电机在冷却上下了很多功夫，包括水冷、油冷等，实际上温度问题一直以来都是电机发展过程中的难题。

因为在电机运转过程中，定子绕组的端部往往是发热程度最高的部分，所以在油冷系统中，会通过往端部喷射冷却油来将这些热量带走，为其降温。当然，目前点击的油冷散热方案多种多样，包括通过在定子内部设置油冷管道来从内部散热等。

另外在定子绕组中，所采用的导线形态也会对电机的性能产生影响。以往电机普遍采用圆线绕组，但随着扁线电机的应用，扁线由于形态上有利于电机满槽率提升，这意味着在电机空间不变的情况下，可以填充更多的铜线，产生更强的磁场强度，提升功率密度。

体积方面，从圆线变为扁线，同样空间的定子下可以填充的铜能够增加20%以上，一定程度上可以令电机功率提高20%；在散热方面，扁线绕组由于线与线之间的接触面积更大，热传导效果更好，所以也有利于散热。

在噪音方面，电机的槽配合对电磁振动和噪声的产生、抑制都具有决定性的作用，可以采取更小的槽口尺寸，来降低电机电磁噪音。同时扁线电机能够提高电枢刚度，对电枢噪音也有抑制作用。

小结：

在电动汽车上，伴随着整个新能源行业的发展，驱动电机也在近几年迎来了高速发展阶段，各大厂商都在努力提高电机的功率密度。期待未来会有更多功率更大，重量更轻、能耗更低的驱动电机产品，来推动电动汽车的普及。