传统电机越来越难难满足市场需求 驱动电机有何新兴技术

新型汽车用电机代替传统的内燃机作为动力输出元件。由于对驱动电机的宽调速范围、高功率密度、高效率等性能要求不断提高，稀土永磁体励磁同步电机技术正逐步取代传统直流电动机、感应电机驱动技术，成为新能源汽车的主流驱动电机解决方法。然而，随着驱动电机功率密度和效率的不断提高，传统结构和传统工艺制造的永磁同步电动机已越来越难以满足当今市场的竞争要求，各大传统主机厂和新兴造车势力迫切需要新的技术解决方案。

扁铜线技术

发卡式(也称为扁铜线)定子绕组可以提高电机定子的槽满率，从而提高电机的功率密度。此外，发卡式定子绕组的端部尺寸较短，因而拥有更低的铜损以及更好的散热性能。目前这类电动机的生产技术、设备及专利，主要由日本、意大利、德国等传统汽车世界强国主导。自2018年以来，深圳汇川科技有限公司、松正电动汽车科技有限公司等国内电动汽车零部件供应商也纷纷推出自己的扁铜线电机产品。

然而，相对于传统圆铜线绕组而言，扁铜线绕组的高频趋肤效应显著。对于大功率驱动电机，发卡式定子绕组带来的环流损耗也更加突出[7,8]。发卡式绕组的生产工艺复杂，扁铜线弯折后绝缘层容易损坏产生缺口或破面。降低发卡式定子绕组的趋肤效应和涡流损耗是当前研究的热点。提高发卡式定子绕组的材料加工工艺和制造精度，将有利于该技术的国产化。

多相永磁电机技术

与常规三相电动机相比，多相电动机的母线电压较低，具有较小的转矩波动和较强的容错性[9]，因此适用于对噪声、振动、声振粗糙度(NVH)要求较高的新能源汽车电驱系统[10]。以双三相永磁同步电机为例，电机的两套绕组在空间上相距30°电角度，消除了5次与7次谐波磁势，大大减少了电机的转矩脉动[11,12]。在此基础上，双三相永磁同步电机两套绕组采用隔离线设计，比4相5相电机降低系统阶段，易于分析和控制，当电机和控制器故障时，控制算法可以实现电机系统的容错控制，因此双三相永磁同步电机也成为新能源汽车电机驱动系统的研究热点。

（三）永磁同步磁阻电机技术

永磁同步磁阻电机是永磁同步电机+磁阻电机的集成。与传统永磁同步电机相比，其永磁链小，磁阻扭矩大，是一种稀土/无稀土永磁电机方案。同时，其不但拥有很高的扭矩电流比、很高的功率密度、较低的磁饱和问题，还具有更宽广的高效率调速范围。因此，该技术路线已经被应用于宝马公司的i3和i8系列车型。

永磁同步磁阻电机是当前行业界普遍看好的技术路线。但是其也面临着转子结构设计复杂、制造工艺复杂、制造设备成本高、最优电流角度变化大等问题，是当前研究的重点和难点。因此，该技术的发展对于一些严重依赖廉价稀土永磁体、研发能力和制造加工能力差的企业将是不小的冲击。

轮毂电机技术

轮毂电机的形式多样，但国内外的研究多集中在外转子轮毂电机[13～16]。车轮电机的应用能为新能源汽车带来一系列明显优势：省去变速器、传动轴、差速器等机械传动部件，可实现四轮分布式驱动，并为电池包留出较大的底盘空间。然而，驱动电机的轮毂化仍面临着一系列新的挑战，如弹簧质量和车轮旋转惯性、电机防水防尘、散热、驱动控制算法复杂等。当前，Protean、Elaphe等国外企业推出了一系列产品样机，并和国内亚太机电股份有限公司、万安科技股份有限公司等企业进行了国产化合作。同时，以湖北泰特机电有限公司为首的国内企业也纷纷推出针对大型商用车及特种车用轮毂电机的一系列方案。

永磁体散热技术

永磁体性能的稳定对于车用驱动电机的输出性能具有至关重要的作用。而工作温度的升高往往会让永磁体产生退磁，从而降低驱动电机的转矩输出能力。过高的永磁体工作温度还会导致驱动电机的高效率运行区域缩小、功率因数减小[17]。针对该问题，国内外学者在永磁电机的永磁体温度监测技术方面做了较多理论研究[18]。但是，对于新能源汽车驱动电机来说，使用性能稳定、价格低廉的传感器对其进行必要的温度监测仍然是唯一可靠的选择。

当前对电机散热方式的研究，多是建立在定子绕组和端部绕组分析的基础上，若能从电机转子的角度研究其散热结构和散热方式，对提高新能源汽车动力稳定性具有重要意义。此外，研制应用于高功率密度电机的耐高温永磁体则能从根本上解决永磁体高负荷、高温工况下的磁性能退化问题。

其他技术

在新能源汽车领域，我国还处于跟跑和起步阶段，未来还需要具体关注的领域有：超级铜线技术，串并联绕组切换电机技术，高耐压绝缘材料技术，局部去磁化技术。

此外，中国与西方发达国家在高速轴承技术、无刷电励磁同步电机技术、电机电气控制深度集成等方面仍存在较大差距。中国需要关注未来的产业布局和科研项目。如果我们盲目依靠稀土永磁资源的优势，中国新能源汽车行业迟早会面临西方国家未来环境保护的技术壁垒。