2024年12月28日,小公尺正式宣布進軍電動汽車行業的第1003天,小公尺汽車首次向全球展示了其核心技術庫。 而在漫長的新聞發布會上,電機被放在了第一位。
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在發布時間推遲導致自嘲後,原本業界最高轉速電機效能被朋友斬斷後,小公尺集團創始人、董事長兼CEO雷軍趁勢拿出超級電機V8S,轉速27200rpm重新整理行業最高分,並威脅說,無論花多少時間, 無論花費多少,都要超越特斯拉,打造出世界上速度最快的電機。
這創造了最高速度的電機
結合發布會現場資訊,小公尺汽車此次發布了三款超級馬達,分別是V6、V6S和V8S。
其中,V6和V6S是小公尺汽車自去年底以來研發成功的首款超級馬達,計畫於今年8月發布,超高轉速達21000rpm,輕鬆超越特斯拉Model S Paid和保時捷Taycan Turbo搭載的電機。 目前,這兩款電機已經全面量產,並安裝在第一批小公尺SU7機型上。
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要知道,2023款特斯拉Model S Plaid是目前世界上效能最好的電動汽車之一,每100公里加速2次它可以在1秒內達到每小時322公里的最高速度,據說電機的最高轉速僅為20,000rpm,峰值功率為1,020 ps,最大扭矩為1,400 Nm。
值得注意的是,峰值功率和額定功率之間還有巨大的差異,電機的效率在一定轉速範圍內可以達到最大值,但這並不意味著它可以長時間在這個功率下執行,轉速超出範圍後電機的效率會下降。
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從小公尺給出的對比引數中不難看出,被視為競爭對手的保時捷Taycan Turbo後置電機在較低的上速下具有更高的峰值扭矩和峰值功率,但相反,功率密度更高的小公尺超級電機V6S的體積和重量會更有優勢。 而且要知道,保時捷Taycan Turbo和特斯拉Model S Plaid的價格都遠高於小公尺Su7。
回到最高速度,V6 V6S的發布時間被推遲了幾個月,世界最高速度電機的原始結果被朋友切斷了。 11月,華為推出業界最高轉速電機,轉速可達22000轉/分,最高效率達98%。
小公尺車。
經過對競品電機的仔細研究,發現除了轉速外,最大功率、最大扭矩、功率密度等三個關鍵指標都比我們弱很多。 雷軍進一步總結道:“我仍然可以自豪地說,小公尺超級馬達V6和V6S仍然是同類產品中領先和最強大的電機之一。 ”
但顯然,對於首款車型尚未上市的小公尺汽車來說,首屆技術發布會必須丟擲一款足夠強大的產品,畢竟沒有人會記得在市場競爭中排名第二。
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於是,小公尺完全自主研發生產的第三款超級馬達V8S同台發布,轉速高達每分鐘27200rpm,最高效率9811%,電機功率密度1014kw/kg。
可以說沒有提到華為,但每一句話都是。
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秉承成熟一代、研發一代、預研一代的理念,在三款超級電機的基礎上,小公尺實驗室進一步完成了35000轉電機的技術預研,採用了新型碳纖維Aurora繞線轉子工藝。 該技術採用雷射原位固化技術實現碳纖維纏繞轉子,從而實現更高的產量、更好的預緊力和更高的速度。
驅動電機,只有“高”先行
高轉速的目的是在保持電機體積和重量不變的同時增加功率,從而提高動力效能,打造出最高時速更高、加速度更快的高效能汽車。 或者是使扭矩小,在保持功率不變的同時減小尺寸和重量,從而實現高功率密度,降低成本。
因此,高速作為新能源汽車的核心驅動器件,一直被視為驅動電機高效率、高功率密度、低成本發展過程中的重要起點和必由之路。
據蓋世汽車研究院配套資料顯示,新能源電機的最高轉速已從最初的10000rpm提高到流行的14000-16000rpm,一些高效能電動汽車逐步搭載16000 19000rpm電機,如特斯拉的19000rpm、小鵬汽車的18000rpm電機等。
為了進一步提高電機的功率密度,行業逐步量產20000rpm高速電機,越來越多的車企不斷向更高轉速邁進,比如前面提到的華為22000rpm電機,現在已經搭載在汽車智捷S7上,還有紅旗今年6月發布的新一代高效能M220模組化電驅動系統, 電機最高轉速已超過22000rpm,紅旗E001將率先推出再往前追溯,今年3月,廣汽埃安發布了新一代高效能一體化電驅動技術群——夸克電驅動,並已搭載在汽車上昊博SSR,電機功率密度高達12KW公斤,據悉其轉速高達25000rpm。
此次發布的小公尺超級馬達V8S目前正在量產中,計畫於2024年正式上市,超高轉速27200rpm,再次重新整理了全球電機轉速的天花板。
在高轉速下,還有很多工作要做
事實上,對於乙個量產的工業級產品來說,提高電機的轉速不僅需要高強度的轉子,還需要更高轉速的齒輪軸和軸承,而最困難的是如何實現高效散熱。
據介紹,小公尺超級馬達V8S的定子和轉子經過重新設計,實現了77%的槽滿率。 作為參考,保時捷 Taycan 的兩台永磁同步電機使用髮夾式繞組,槽填充率為 70%。 過高的溝槽填充率會增加絕緣擊穿的風險,電機的溫公升會過高。
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重要的是要知道,當轉子高速旋轉時,衝頭和磁鐵都會受到離心力。 轉速越高,離心力越大。 當沖頭上的開口越來越多時,孔之間的間隙會更小。 此時,在較大的離心力作用下,衝頭體易碎部分的強度可能會超過其屈服強度,其變形也可能影響氣隙變小,從而導致效能變化甚至掃蕩。
對此,特斯拉的PLAID版電機直接取消了具有脆弱應力的磁障,並採用獨特的機纏碳纖維護套工藝,減少漏磁,提高轉速上限。 今年4月,博格華納還推出了25000rpm電機的碳纖維轉子解決方案,東風汽車(600006)Mach E和匯川聯合動力等公司也推出了碳纖維轉子。 但隨之而來的是碳纖維複合材料的成本和機器纏繞的難度。
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對此,小公尺超級馬達V8S選擇直接對材料進行改進,與合作夥伴一起創新,打造新一代超高強度矽鋼,屈服強度達960MPa。
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針對高速帶來的散熱需求,重新設計的V8S電機冷卻系統採用雙向三維油冷技術,成功將散熱效率提高50%以上,最高溫度降低30%,從而進一步提高了電機的可靠性和耐用性。
此外,V8S還搭載了自主研發的全球領先的SiC電控模組,轉換效率高達9985%。
截至目前,小公尺汽車在電機領域整個研發過程中已申請專利155項,授權專利60項,構建了一整套完整的專利體系。
到目前為止,小公尺已經從電機設計、材料強度、高效散熱等方面保證了電機的功率、效率和安全性,但隨之而來的是更高的生產成本和更高的模型產品定位和銷售價格。
如上所述,現階段行業內有多種20000rpm驅動電機解決方案,但在高速電機大規模應用之前,成本仍是一大障礙。 能否平衡效能和成本是極其關鍵的,小公尺汽車自然很難避免這個問題。
無論花費多少時間,付出什麼代價,我們都必須在核心技術領域處於行業領先水平。 雷軍強調,“小公尺將繼續投入電機研發,力爭成為全球電機行業的領跑者。 ”
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