" 未來(lái)一定是扁線電機(jī)的天下。"
當(dāng)前，一線主流整車廠都在研發(fā)儲(chǔ)備下一代電驅(qū)動(dòng)技術(shù)，馬威動(dòng)力公司董事長(zhǎng)龍衛(wèi)國(guó)在與媒體溝通交流時(shí)強(qiáng)調(diào)稱。
早在 2003 年至 2004 年期間，寶馬就開始立項(xiàng)研究電驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過三年半的研究，寶馬成功研發(fā)出了混磁電機(jī)技術(shù)，并于 2007 年開啟寶馬 i3、i8 等新能源車型的開發(fā)項(xiàng)目。
新能源汽車時(shí)代，很多人認(rèn)為豪華品牌在新能源汽車技術(shù)上已經(jīng)落伍，但實(shí)際上，在核心技術(shù)的研發(fā)上，這些全球化的車企早已有布局。
1999 年成立的馬威，就曾在早期參與了寶馬的電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的聯(lián)合研發(fā)。2010 年，馬威的混磁電機(jī) HSM 技術(shù)率先在 BMW 上進(jìn)行量產(chǎn)，隨后特斯拉、法拉利、阿斯頓 · 馬丁、捷豹路虎等企業(yè)均也采用了馬威的早期技術(shù)路線。去年 8 月，馬威發(fā)布全球首條閉口槽連續(xù)扁線混磁電機(jī)，獨(dú)家供應(yīng)蔚來(lái)樂道 L60。
何為混磁電機(jī)？
汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)中應(yīng)用最多的是永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)。相較于異步電機(jī)的體積大、重量重，永磁同步電機(jī)則具有體積小、效率高、高效區(qū)域?qū)挕⑥D(zhuǎn)矩和功率密度高、調(diào)速范圍寬、快速響應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
因此，以特斯拉為代表的車企，無(wú)論是自主研發(fā)生產(chǎn)，還是通過外部合作加工的電機(jī)，均采用永磁同步電機(jī)技術(shù)方案。
不過，值得注意的是，特斯拉 2023 年在美國(guó)發(fā)布的最新 Model S ，首次搭載了混磁電機(jī)。同年 11 月推出的 Roadster 車型，其前后雙電機(jī)同樣采用了該技術(shù)。
相較于永磁同步電機(jī)，混磁電機(jī)并不追求在額定功率下達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速，但其在一些極端工況之下，依舊能滿足性能要求。
特斯拉這一技術(shù)更迭也引起了行業(yè)關(guān)于混磁電機(jī)的關(guān)注。但實(shí)際上，如開篇所言，早在 2013 年寶馬 i3 就采用了混磁電機(jī)（HSM）。
早期關(guān)于混磁電機(jī)，一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為 " 混磁電機(jī)存在嚴(yán)重的抖動(dòng)和噪音問題，根本無(wú)法應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。"
在傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)中，轉(zhuǎn)子磁鐵以標(biāo)準(zhǔn)的 N 極、S 極交替分布，運(yùn)行時(shí)能夠保持相對(duì)平穩(wěn)。而混磁電機(jī)的技術(shù)原理在于，將傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)規(guī)則的 N 極、S 極分布，重新設(shè)計(jì)為無(wú)數(shù)個(gè)微型 N 極、S 極組合。然而，根據(jù)物理原理，能量轉(zhuǎn)換過程中伴隨的作用力與反作用力，極易引發(fā)電機(jī)劇烈抖動(dòng)。
據(jù)馬威動(dòng)力董事長(zhǎng)龍衛(wèi)國(guó)介紹，為了攻克這一難題，馬威研發(fā)了非對(duì)稱磁隔橋?qū)＠夹g(shù)。其解決思路并非依賴復(fù)雜的減震裝置，而是基于電機(jī)運(yùn)行時(shí)常見的 6 次或 8 次振動(dòng)特性，通過精確調(diào)整，將振動(dòng)的峰值與谷值在時(shí)間維度上進(jìn)行合理匹配，使其相互抵消，從而大幅降低整體振動(dòng)幅度。從外觀與結(jié)構(gòu)來(lái)看，馬威的混磁電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鐵在角度分布上呈現(xiàn)出非對(duì)稱的設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)電機(jī)形成顯著差異。 最大的優(yōu)點(diǎn)是在優(yōu)化磁槽、提高磁阻的同時(shí)，增加功率密度，減少轉(zhuǎn)矩波動(dòng)和噪音，在功率密度、轉(zhuǎn)矩密度、效率、重量上均具優(yōu)異表現(xiàn)。
轉(zhuǎn)速不是關(guān)鍵
當(dāng)前，高速電機(jī)已成為行業(yè)研發(fā)趨勢(shì)，大家都在做 25000 轉(zhuǎn) / 分鐘與 35,000 轉(zhuǎn) / 分鐘。但實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，國(guó)內(nèi)路況是否需要高速電機(jī)？
龍衛(wèi)國(guó)表示，此前馬威給某超豪華跑車品牌定制的 35000 轉(zhuǎn) / 分鐘的高速電機(jī)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)上路。這一應(yīng)用的前提是歐洲部分高速公路不限速的特殊交通環(huán)境，而國(guó)內(nèi)高速公路存在嚴(yán)格的速度限制，在此背景下，如此高轉(zhuǎn)速的電機(jī)在實(shí)際駕駛場(chǎng)景中難以充分發(fā)揮效能。并且，追求超高轉(zhuǎn)速將引發(fā)一系列成本問題，除電機(jī)本身的研發(fā)制造成本外，還涉及配套部件如軸承等的性能升級(jí)，導(dǎo)致整體成本大幅提升。
在龍衛(wèi)國(guó)看來(lái)，轉(zhuǎn)速不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是如何利用現(xiàn)有的原材料去提高電機(jī)的能力密度。" 技術(shù)的進(jìn)步不在表面，現(xiàn)在 35000 轉(zhuǎn)在法拉利車上跑得很好，一點(diǎn)問題沒有，不是技術(shù)的問題。"
歸根結(jié)底還是成本的問題。近來(lái)來(lái)，汽車價(jià)格戰(zhàn)打得愈來(lái)愈兇，汽車產(chǎn)業(yè)淘汰賽已經(jīng)進(jìn)入最后的沖刺階段，想要留在牌桌上，就要在各個(gè)環(huán)節(jié)上做好極致成本控制，這種壓力也早已傳導(dǎo)到供應(yīng)商身上。實(shí)際上對(duì)于零部件廠商來(lái)說(shuō)，如何用更少的成本實(shí)現(xiàn)更好的性能，當(dāng)下面臨的棘手問題。
在電機(jī)制造領(lǐng)域，各企業(yè)的產(chǎn)品布局與技術(shù)特性呈現(xiàn)顯著差異化。然而，想要同時(shí)滿足多項(xiàng)核心性能指標(biāo)，對(duì)任何企業(yè)而言均是重大挑戰(zhàn)。但判斷一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的好壞，龍衛(wèi)國(guó)指出，最簡(jiǎn)單的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn) " 功率、扭矩、效率和重量 "。
總結(jié)來(lái)看，優(yōu)秀的電機(jī)產(chǎn)品需要具備以下關(guān)鍵要素：首先，安全性與可靠性是重中之重，直接關(guān)系到產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值與用戶體驗(yàn)；其次，產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧緊湊性與高能量密度，當(dāng)前行業(yè)內(nèi)若能實(shí)現(xiàn) 10 千瓦 / 公斤以上的能量密度，已屬領(lǐng)先水平；再者，在材料選擇與工藝設(shè)計(jì)上，需在不依賴特殊材料的前提下，實(shí)現(xiàn)低成本制造，同時(shí)還可以達(dá)到非常高的效率。
技術(shù)突破點(diǎn)在哪里？
在電機(jī)技術(shù)發(fā)展中，如何在有限的空間條件下實(shí)現(xiàn)性能突破是關(guān)鍵課題。電機(jī)同樣大小的情況下，如何進(jìn)一步提高它的性能？車上可以給到電機(jī)的空間有限，如何能夠得到更多的功率輸出、扭矩輸出？
結(jié)合閉口槽的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，馬威開發(fā)了全新的浸沒式油冷方案，能夠翻倍提升電機(jī)額定扭矩和功率。龍衛(wèi)國(guó)認(rèn)為，" 浸沒式油冷閉口槽連續(xù)波繞混磁電機(jī)通過技術(shù)創(chuàng)新，在功率密度、效率、可靠性、輕量化和成本控制方面全面超越傳統(tǒng)電機(jī)，且已通過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，我們?cè)诓皇褂锰厥怆姍C(jī)材料的情況下，已交付的 B 樣機(jī)功率密度達(dá)到 17.4kw/kg，代表了電驅(qū)動(dòng)未來(lái)的發(fā)展方向。"
據(jù)悉，馬威在電機(jī)方面的關(guān)鍵技術(shù)突破有三：電磁設(shè)計(jì)，使用高磁阻嵌入式永磁電機(jī)；自研的閉口槽連續(xù)波繞技術(shù)（W-pin），通過優(yōu)化繞組結(jié)構(gòu)，減少銅線使用量，增強(qiáng)了整機(jī)輸出效率；同時(shí)，浸沒式油冷技術(shù)能夠提升油冷效果，使溫度分布更均勻，大幅提高額定功率。
一些友商會(huì)通過在電機(jī)上套一個(gè)套子，塞在里面，把這些縫都堵住，再放轉(zhuǎn)子在里面，這樣空氣之間的間隔就會(huì)大。每增加 0.5 間隔，外部體積就要增加 10% 到 15%，性能上會(huì)有所影響，同時(shí)在效率上會(huì)降低，損耗也會(huì)增加。
龍衛(wèi)國(guó)指出，馬威的這套電機(jī)冷卻方案并不需要加套組，只需要兩邊進(jìn)行密封即可。另外，定子浸在油里面可以達(dá)到非常好的冷卻效果，能夠進(jìn)一步提升熱效率，就是浸沒式油冷。這兩個(gè)技術(shù)結(jié)合。
龍衛(wèi)國(guó)強(qiáng)調(diào)稱，" 轉(zhuǎn)子在油里轉(zhuǎn)和在空氣中轉(zhuǎn)，損耗是完全不一樣的，尤其是高速電機(jī)中，浸沒式油冷沒有任何的成本增加。" 總結(jié)來(lái)說(shuō)，就是損耗降低了，冷卻提高了，整體性能就提高了。
那么，具體成本可以優(yōu)化多少？龍衛(wèi)國(guó)并未透露具體的數(shù)據(jù)，但他指出，" 在成本不增加的情況下，可以提高近一倍的功率密度。"
龍衛(wèi)國(guó)進(jìn)一步舉例稱，馬威給阿斯頓馬丁做的 150 千瓦的電機(jī)，有效部件 8 公斤多，采用的就是浸沒式油冷，轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 21,000 轉(zhuǎn) / 分鐘。
現(xiàn)在整個(gè)汽車行業(yè)進(jìn)入最后激烈的 " 淘汰賽 " 關(guān)鍵期，作為供應(yīng)商，龍衛(wèi)國(guó)不認(rèn)為 " 卷 " 是壞事。他認(rèn)為 " 卷 " 是好事，" 為什么要怕‘卷’？因?yàn)椤怼艓?dòng)了生產(chǎn)力的發(fā)展，才帶動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展，但是不能無(wú)序地惡性競(jìng)爭(zhēng)。"
" 我們過去是看著老外去追，追到這個(gè)程度了，沒東西好追了。總不能再等著老外做概念再去追。現(xiàn)在，需要我們做一些基礎(chǔ)研究工作了。" 龍衛(wèi)國(guó)希望所有的行業(yè)，不管是零部件企業(yè)還是整車企業(yè)，都能認(rèn)認(rèn)真真地沉下來(lái)做一些深層次的研究。（本文首發(fā)于鈦媒體 APP，作者｜張敏，編輯｜李玉鵬）
