驅動(dòng)電機技術(shù)作為新能源汽車(chē)關(guān)鍵的“三電”技術(shù)之一，將逐步向輕量化、高功率和高能效方向發(fā)展。在當前電池技術(shù)無(wú)法取得重大突破的背景下，提高驅動(dòng)電機的效率、功率密度、安全性與可靠性，成為新能源汽車(chē)驅動(dòng)系統的重要研究方向，而扁線(xiàn)電機憑借高功率密度、高效率的優(yōu)勢將成為新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機未來(lái)的主流技術(shù)方向。

驅動(dòng)電機的分類(lèi)

電機按照工作原理，可分為直流電機和交流電機，直流電機分為有刷直流電機和無(wú)刷直流電機，交流電機分為同步電機、異步電機和開(kāi)關(guān)磁阻電機，同步電機又分為永磁同步電機和電勵磁同步電機。

工業(yè)電機與車(chē)用電機的區別

工業(yè)電機只在1~2個(gè)額定點(diǎn)運行，固定轉速、固定功率、固定環(huán)境。電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中，頻繁地啟動(dòng)/停車(chē)、加速/減速等，對于車(chē)用電機，運行工況復雜的多，這就要求電機的性能更高。在全轉速扭矩范圍內功率、扭矩、退磁、振動(dòng)、散熱、絕緣需要滿(mǎn)足各種不同運行區域要求，給電機的設計和制造帶來(lái)極大挑戰；車(chē)用電機要追求更高的功率密度、轉矩密度，因此對于尺寸、體積和重量的要求更高；車(chē)用電機對安全性能要求極高，電機的設計和制造要考慮退磁、應力校核、機械強度、防護等級、絕緣等級等因素；另外，電機的輸出性能與運行工況和電氣邊界條件相關(guān)程度高、較難明確定義，系統輸入限制嚴格，對應不同電壓和電流條件下，電機的性能要求也完全不同。

驅動(dòng)電機的典型技術(shù)特點(diǎn)

新能源汽車(chē)驅動(dòng)電機應用領(lǐng)域中90%是永磁同步電機，因其效率高、結構簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等特點(diǎn)，具有明顯優(yōu)勢。永磁同步電機和異步電機的區別：在低轉速區，異步電機高效區面積相對于永磁同步電機更小，而且更偏向于高速區；永磁同步電機功率密度高，異步電機價(jià)格低，但是異步機的體積更大，作為后驅電機在國內應用比較少。

圖1. 永磁同步電機與異步電機的高效區

不同冷卻方式，風(fēng)冷、水冷和油冷。油冷電機的持續性能高于水冷，水冷高于風(fēng)冷。特別是對于高壓高速電機，油冷的優(yōu)勢表現會(huì )更加明顯。

圖2. 不同冷卻方式電機

不同繞組形式，分布式繞組和集中式繞組。分布式繞組主要特點(diǎn)是分布比較長(cháng)，線(xiàn)包會(huì )疊在一起，而且跨距通常會(huì )跨6個(gè)槽，導致端部更長(cháng)，空間占用也偏大，但它散熱比較好，繞組性能比較高。集中式繞組優(yōu)缺點(diǎn)剛好相反，集中式繞組通常適合做比較扁的電機，適用于P1、P2這種拓撲結構。對于端部尺寸要求不高的應用，通常采用分布式繞組方式。

圖3. 不同繞組形式

驅動(dòng)電機的設計優(yōu)化過(guò)程

驅動(dòng)電機的設計優(yōu)化過(guò)程可以分為四層。第一層是物理變量，鐵芯尺寸、材料銅線(xiàn)線(xiàn)徑、磁鋼尺寸，第二層變量是中間變量，具體指在電機設計過(guò)程中的核心變量，比如磁通、電負荷、熱負荷、漏磁、磁密等。第三層為應用層，客戶(hù)要求電機達到哪些指標，如效率、功率、扭矩等等。達到了客戶(hù)要求后，還要保證電機的安全性和可靠性，即第四層——安全層。要做瞬態(tài)電流、模態(tài)分析、NVH、強度分析等等，最后所有變量滿(mǎn)足要求，設計才會(huì )凍結。如果一個(gè)變量不滿(mǎn)足需求，就要反復循環(huán)迭代。電磁仿真、機械仿真、熱仿真、聯(lián)合仿真，每個(gè)模塊都是相互獨立且緊密聯(lián)系的。

對于汽車(chē)行業(yè)來(lái)講，電機的成本與性能、成本與效率、峰值性能與持續性能、峰值轉矩與峰值功率等參數之間都是此消彼長(cháng)的關(guān)系，需要相互平衡，設計優(yōu)化的過(guò)程在于取舍。

針對新能源乘用車(chē)應用領(lǐng)域，方正電機的開(kāi)發(fā)與制造以永磁同步電機為主，幾乎覆蓋國內主流的需求。從135平臺到235平臺的規劃，分別對應于低壓、高壓、風(fēng)冷、水冷和油冷，目前都有開(kāi)發(fā)。過(guò)去兩年方正電機對扁線(xiàn)電機的加碼研發(fā)，取得較快發(fā)展，目前的扁線(xiàn)電機可以給客戶(hù)提供具有國際競爭力的電驅解決方案。