以下文章來源于RIO電驅動 ，作者小凌

隨著全球新能源汽車市場的蓬勃發展，驅動電機的轉速也呈現出了驚人的增長態勢。從數年前的18000rpm，到如今的輕松超越20000rpm，這不僅僅是數字上的突破，更是對電機設計和制造技術的一次次嚴峻考驗。本文就高速電機開發的幾個點與大家探討下。

01#轉子極對數的選擇

在高速電機中，鐵損成為了一個不可忽視的關鍵因素，尤其是在高轉速區間。電機的極數與鐵損之間存在著密切的關聯，這是因為隨著電機轉速的提升，鐵芯中的磁通變化頻率也會相應增大，進而引發鐵損的顯著增加。以下是鐵損的計算公式：

以20000rpm的電機為例，6極電機的工作頻率達到1000Hz，而8極電機的工作頻率則提升至1333Hz。根據上述鐵損的計算公式，工作頻率的升高直接導致鐵損的增大。

在高速電機的設計趨勢中，我們可以看到8/48的極槽配合正在逐漸減少，而6/54的極槽配合則逐漸增多。

這一轉變的原因正是基于上述的鐵損考量。為了降低高速運轉時的鐵損，設計師們傾向于選擇6/54的極槽配合，以實現更優的電磁性能和更高的效率。

02#冷卻系統的選擇

對于高速永磁電機，溫度對其性能的影響至關重要。由于永磁體的工作點會隨溫度而漂移，過高的溫度甚至可能引發永磁體失磁的風險。加之新能源汽車驅動電機的高功率密度，使得散熱面積受限，因此，散熱設計成為確保電機性能穩定的關鍵。

首先在考慮散熱方式時，我建議對于轉速超過18000rpm的電機，采用油冷方式。這是因為，當轉速超過16000rpm時，轉子的發熱問題變得尤為突出。水冷電機，其主要冷卻對象是定子，而在高轉速下，轉子的熱量難以通過水冷方式有效散發。

其次對于溫度監控，目前電機設計中通常在定子內部嵌入溫度傳感器。對于水冷電機，由于流道結構穩定，定子繞組的溫度分布相對均勻，定子溫度能得到很好的控制。然而，對于油冷電機，流道的設計自由度較大，導致繞組間的溫度差異較水冷電機更為明顯。因此，在選擇溫度傳感器的位置時，需要特別考慮繞組溫升較高的地方，以確保所監控的溫度與繞組最高點的溫度差異盡量小，從而準確反映電機的實際熱狀態。

03#高速軸承的技術挑戰

轉子支承系統是高速電機研制的核心組件，其中軸承技術的選擇尤為關鍵，目前電機軸承用的為深溝球軸承，這里我就不講什么保持架設計，滾到設計，就聊一聊應用的一些問題。

在高轉速環境下，球軸承面臨著嚴重的發熱和跑圈風險。這是因為隨著轉速的提升，軸承內部的摩擦和熱量產生也會急劇增加，從而導致軸承性能下降甚至失效，因此高速軸承的潤滑十分關鍵。

上文提到驅動電機轉速超過18000rpm后建議選擇油冷的另一個重要原因便是軸承潤滑。對于水冷電機，其軸承通常采用自潤滑球軸承，然而，在高速運轉時，這種軸承面臨著漏脂問題以及內外圈溫差過大的挑戰。

相比之下，油冷系統中使用的開式球軸承能夠有效地冷卻軸承的內外圈，避免了漏脂問題，并且具有較低的滾動摩擦系數。但是要注意軸承潤滑油道的設計，避免軸承冷卻不充分，下圖為特斯拉早先油冷示意圖（后續取消內置突出結構，應該是發現內置突出結構比較雞肋又比較花錢），在軸肩開孔，內置突出結構保證冷卻油流速比較均勻的進入前后軸肩（后來取消應該是發現均不均勻對冷卻影響不大，國內大多數油冷電機也沒有內部突出結構。）