一般转速超过10000rpm都可以称为高速电机,也有用转子旋转线速度定义的,高速电机的线速度一般大于50m/s,转子的离心应力和线速度的平方成正比,因此按线速度划分反映了转子结构设计难易程度。目前市场上量产的主流高速电机转速在20000~22000rpm,下一代电机转速将向25000~30000rpm方向发展。
1、电机高速化的好处?
新能源汽车驱动电机高速化,可以提高功率进而提升汽车动力性,或者保持同样功率和动力性同时可以缩小电机体积,降低成本。
高速电机拥有更高的输出功率与能量转化效率,可以在有限的电耗水平下给驾驶者带来更快更猛的加速和极速性能。
高转速电机能承载更高的电流与电压,电机功率上限也更高。
2、电机高速化的总体思路
首先需要SiC这类大电流功率器件的支持,因为实现高功率高转矩输出的最主要策略在于提高最大电流。
其次是采用超薄硅钢片,硅钢片越薄涡流损耗越低,有利于提高效率。为了降低涡流损耗,一般采用0.10 mm、0.08 mm的超薄硅钢片。
超薄片能够降低涡流损耗但改善不了磁滞损耗,改善磁滞损耗可以从下面三条路出发:
①优化磁路设计提高磁场正弦性、降低谐波铁耗;
②降低磁负荷、增加热负荷,降低基波铁耗;
③从材料选型出发,选择磁滞损耗较小的硅钢片。
第三,采用6极设计降低铁损也是提高高速区间效率的关键。
第四,通过永磁体分段也可以降低涡流损耗。以降低AC损耗为例,常用的方法是将磁钢分成多段,可以在径向分段也可以轴向分段。分段能够减小涡流环流面积,降低AC损耗。
第五,工艺方面,通过设备和冲剪模具的改进,最大限度减小冲片毛刺;通过冲片方式的调整,保证冲片的一致性,确保叠压后的铁芯足够光滑,减少和消除不必要的修挫;等等。