小米电机，乱拳打向汽车行业
- 来源：盖世汽车
- 2023/12/29 9:34:12
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在小米官宣进军电动汽车行业的第1003天，也就是2023年12月28日，小米汽车首次向世人展示自己的核心技术库。而在漫长的发布会中，电机被摆在了第一位。
在自嘲因推迟发布时间导致原业界最高转速电机成绩被友商截胡后，小米集团创始人、董事长兼CEO雷军顺势又拿出了超级电机V8s，以27200rpm转速成绩刷新业界最高成绩，并扬言，不管花多少时间，不管花多少代价，超越特斯拉，打造出一款世界上转速最快的电机。
造就造转速最高的电机
梳理发布会现场信息，此次小米汽车发布了三款超级电机，即V6、V6s及V8s。
其中V6及V6s便是小米汽车自去年底便已被成功研制并定于今年8月对外发布的首款超级电机，21000rpm超高转速，轻松超越了特斯拉Model S paid、保时捷Taycan Turbo所搭载的电机。目前这两款电机已全面量产，并搭载于小米SU7首批车型上。
要知道，2023款特斯拉Model S Plaid是目前全球性能最佳的电动汽车之一，百公里加速2.1秒，最高时速可达322公里，其所搭载的电机据称最高转速也不过20000rpm，峰值功率1020ps、最高扭矩1400N·m。
值得注意的是，峰值功率和额定功率仍存在巨大差别，电机的效率可以在一定转速范围内达到最大值，但不意味着可以长时间在这一功率上运转，且在转速超出范围后，电机的效率反而会下降。
从小米给出的对比参数不难看出，被视为竞品的保时捷 Taycan Turbo后置电机，在更低转速上限时拥有着更高的峰值扭矩和峰值功率，但反过来看，更高功率密度的小米超级电机V6s的体积重量将更具优势。且要知道的是，无论是保时捷Taycan Turbo还是特斯拉Model S Plaid的售价都远超小米SU7。
回到最高转速上来，V6/V6s发布时间不过推迟了数月，原定的世界最高转速电机的成绩便被友商所截胡。11月，华为首发业内量产最高转速的电机，每分钟转速可达22000rpm，高效率达到了98%。
“仔细研究友商电机，发现除转速外，最高功率、最大扭矩、功率密度等三个关键指标上都比我们弱不少。”雷军进一步总结道，“我还是可以自豪地说，小米超级电机V6和V6s依然是同级别中领先、强大的电机之一。”
但显然，于首款车型尚未面世的小米汽车而言，首次技术发布会必须抛出足够强悍的产品来，毕竟市场竞争中，没有人会记住第二名。
于是，由小米完全自主研发、自主生产的第三款超级电机V8s同台发布，每分钟转速可达27200rpm，高效率98.11%，电机功率密度10.14kw/kg。
可以说是句句不提华为，却句句都是。
而秉着成熟一代、研发一代、预研一代的理念，在三款超级电机的基础上，小米实验室进一步完成了 35000 转电机的技术预研，采用了全新的碳纤维极光缠绕转子工艺。该技术通过激光原位固化技术，实现了碳纤维缠绕转子，从而获得更高的良率、更好的预紧力，达成更高的转速。
驱动电机，唯“高”至上
转速高，简单理解便是加速快，目的是在保持电机体积重量不变的情况下提高功率，从而提升动力性能，打造更高极速和更快加速度的高性能车。或者则是在保持功率不变的情况下，做小扭矩，减小尺寸和重量，从而做高功率密度，将成本降下来。
也正因此，作为新能源汽车核心驱动装置，驱动电机高效化、高功率密度、低成本化发展过程中，高转速始始终被视为重要抓手和必由之路。
根据盖世汽车研究院配套数据显示，新能源电机的最高转速由最初的10,000rpm，增大到现在普遍流行的14,000-16,000rpm，部分高性能电动汽车则逐渐上车16,000~19,000rpm电机，如特斯拉的19,000rpm，再如小鹏汽车的18,000rrpm。
为进一步提高电机功率密度，目前业内已逐渐量产20,000rpm高速电机，且越来越多车企朝着更高转速持续迈进，如前文提及的华为22,000rpm电机，现已上车智界S7，亦有红旗于今年6月发布的全新一代高性能M220模块化电驱动系统中电机最高转速就已突破22,000rpm，将首发上车红旗E001；再往前追溯，今年3月，广汽埃安发布全新一代高性能集成电驱技术群——夸克电驱，并已上车昊铂SSR，电机功率密度高达12kW/kg，有消息称其转速高达25,000rpm。
而此次发布的小米超级电机V8s目前已量产，且定于2025年正式面向市场，27,200rpm超高转速，则再次刷新全球电机转速的天花板。
高转速下，需要做的还有很多
事实上，对于一款量产的工业级产品来说，提升电机的转速，不仅需要高强度的转子，更高速的齿轴、轴承，最难的是如何实现高效的散热。
据介绍，小米超级电机V8s的定转子经过了重新设计，达到了77%的槽满率。作为参考，保时捷Taycan的两台永磁同步电机采用了发夹式绕组方式，槽满率70%。而过高的槽满率，会增加绝缘击穿的风险、电机温升过高。
要知道，转子高速旋转时，冲片和磁钢都会受到离心力的作用。转速越高，离心力越大。当冲片上的开孔较多较大时，孔之间的间隙就会比较小。这时在较大的离心力的作用下，冲片体脆弱部分的强度可能超过其屈服强，其变形也可能会影响气隙变小，从而引起性能变化甚至扫膛。
对此，特斯拉Plaid版电机中便直接取消了应力脆弱的隔磁桥，用机器缠绕碳纤维护套工艺，减少漏磁的同时提高转速的上限。今年4月，博格华纳亦推出一款25,000rpm电机碳纤维转子方案，此外包括东风汽车的马赫E、汇川联合动力等企业均推出了碳纤维转子。但与之而来的便是碳纤维复合材料的成本及机器缠绕的工艺难度。
对此，小米超级电机V8s则是选择直接改进材料，与合作伙伴一起创新打造出新一代超高强度硅钢，屈服强度可达到960MPa。
而针对高转速带来的散热需求，V8s重新设计的电机散热系统，采用双向立体油冷技术，成功将散热效率提升超过50%，最高温度下降了30%，从而进一步提高电机的可靠性和耐久性。
此外，V8s还全系配备自研全球先进的SiC电控模块，转换效率高达99.85%。
截至目前，小米汽车在电机领域的整个研发过程中已申请155项专利，已授权60项专利，构建了一整套专利体系。
至此，小米从电机设计、材料强度、高效散热多个方面来保证电机的功率、效率和安全，但随之而来的必将是更高的生产成本和更高定位、售价的车型产品。
如前文所说，现阶段业内已出现多种20,000rpm驱动电机解决方案，但成本依然是高速电机批量化应用前的一大拦路虎。能否平衡性能与成本极为关键，小米汽车自然也难以回避这一问题。
“不管花多少时间，付出怎样的代价，我们都要在核心技术领域里，要做到行业领先水平。”雷军强调，“小米将持续投入电机研发，力争成为全球电机行业的领导者。”
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