新能源热潮下的驱动电机发展方向

2023-03-27 13:19:38 来源：实况网

在全球气候与环境问题被日益重视的大背景下，推动新能源汽车的发展已成为几乎所有国家的共识。新能源汽车包含纯电动汽车（BEV）、插电式混合动力汽车（PHEV）、混合动力汽车（HEV）、增程式电动汽车（REEV）、燃料电池汽车（FCEV）等。

驱动电机、动力电池和电控组成的三电系统被视为新能源汽车明显区别于传统燃油车的核心零部件。其中，驱动电机将电能转化为机械能，直接驱动车轮或通过传动装置驱动车轮，是新能源汽车不可或缺的核心组成部分。随着新能源汽车的渗透率的迅猛增长，也带动了驱动电机市场的繁荣。

现阶段驱动电机的类型有哪些？国内主机厂采取哪些不同的解决方案？该领域的核心技术是什么？未来还将朝着哪些方向发展？本文将一一解答上述问题。

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永磁同步电机成为主流，感应电机未来可期

目前在新能源汽车上搭载的电机主要分为永磁同步电机（永磁电机）和交流异步电机（感应电机）。前者国内的主机厂较多采用，而后者则在特斯拉、蔚来的部分车型上有所应用。

永磁同步电机由转子、端盖及定子组成，其定子结构与感应电机的差异并不大，差异在于其转子结构的设计。永磁同步电机的转子上有着高质量的永磁体磁极，通电可产生旋转磁场。

相较于永磁同步电机，感应电机依靠电流产生磁场，在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下产生电磁力作用在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电机转动。虽然感应电机在效率上不如永磁同步电机，体积也相对较大，但是依靠强大的过载能力，感应电机能提供更强劲的加速能力，因此在高端高性能的电动车型上被广泛应用。

能否兼顾永磁同步电机和感应电机的优势，随着市场需求、技术水平、产品性能的提升，寻找到一个更好的解决方案？

双电机车型渗透率攀升

国内某知名造车新势力企业创始人曾公开表示，从考虑降低动力系统失效的风险看，双电机和多电机方案具有显著的优势，如同飞机一样，两个发动机比一个发动机要安全得多，特别是在高级自动驾驶场景下，动力系统上的冗余是有助于提高安全性的。

单电机的优势是续航与成本，在新能源车的普及阶段较多采用；而双电机的优势则是高效、灵活性、与安全。从长远看，是未来新能源汽车驱动电机的发展方向之一。

首先，双电机可以灵活调节工作状态，两台电机根据各自的特点，可以在不同的工况下充分发挥各自的优势，兼顾能效与加速性能。其次，双电机可以显著提升新能源汽车的安全性。在面临动力系统失效的场景时，单电机始终不能像双电机那样提供冗余的可能性；而搭载双电机的四驱系统，在高速行驶中失控时，可以向车轮提供更强动力，增加其与路面的附着力，让车辆快速地恢复正常姿态。

事实上，采取双电机在新能源车上的渗透率已经有了大幅的攀升。在20万以下的低端新能源车上还是以单电机为主，但在20万以上的中高端新能源车，基本会提供高配双电机的选择，根据车型的需要选择“前感后永”或“前永后感”的配置方式。

更高效的铜转子电机

说到电机未来的发展趋势，除了扁线电机、轮毂电机这些早已火热的概念，近些年一个新的名词越来越受到行业的聚焦——铜转子电机。与传统铝转子电机相比，铜转子电机有着损耗低、效率高、温升低、稳定性高、噪声低等方面的优势。在能效、安全和可靠性方面，铜转子电机均领先于传统感应电机。

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铜转子通常应用在感应电机上，采用了高性能铜材制造转子导电通路来替代传统铝转子，由于铜的电导率比铝更高，因此采用铜转子的异步感应电机能取得更高的效率。根据在工业电机领域的实践，铜转子电机比相同的铝转子电机效率提升3%以上。铜的电导率更高，反之铜的电阻率就更低，在75℃的条件下，铜的电阻率仅为铝的一半，可以有效降低热量的产生，防止发生过热等热失控风险的发生。

未来随着新能源汽车驱动电机的市场规模不断扩大，铜在电机转子的应用前景非常广阔，在进一步克服成本、工艺的障碍后，铜材料将推动驱动电机技术的进步。

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