自粘接鐵芯

自粘結(jié)電機(jī)鐵芯具有提高電機(jī)高功率密度、降低振動、減少噪音、降低溫升、增加定轉(zhuǎn)子鐵芯強(qiáng)度、精度高、清潔度高、設(shè)計靈活、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

自粘接鐵芯50年前就發(fā)明了，早期核心技術(shù)被國外壟斷，廣泛應(yīng)用于航海探測、航空、軌道交通、軍事航天、精密機(jī)床電主軸、高速電機(jī)等領(lǐng)域。最近幾年，隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，歐洲、美國、日本等國家開始應(yīng)用在驅(qū)動電機(jī)上。國內(nèi)目前也已有較多企業(yè)在用自粘接鐵芯打樣進(jìn)行驗證了，相信很快就有批量應(yīng)用。

黑田的點(diǎn)膠技術(shù)路

02#

無稀土電機(jī)

2023年的3月2日，特斯拉動力系統(tǒng)和能源工程高級副總裁德魯·巴格里諾（Drew Baglino）在公司投資者日活動上表示，新能源汽車大規(guī)模推廣需要更便宜的價格，特斯拉的下一代永磁電機(jī)將完全不使用稀土材料，以降低電子設(shè)備的復(fù)雜性和成本。

所謂稀土，雖然有個土字，但其實(shí)是指特定種類的稀有金屬，一共有鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）、镥（Lu）、釔（Y）和鈧（Sc）等17種。我們目前永磁電機(jī)上，以稀土永磁體---釹鐵硼磁鋼為主。

資料顯示，2017年~2022年，特斯拉已采取了通過優(yōu)化設(shè)計提高效率來減少對稀土依賴的策略，旗下全新Model 3驅(qū)動模塊的稀土用量已減少了25%，當(dāng)前特斯拉汽車電動機(jī)中使用的稀土元素主要有鏑、鋱、釹三種，其含量分別為10g、10g、500g。特斯拉計劃，未來將三種稀土元素的用量都降至0g。

替換稀土永磁材料路線方面，鐵氧體與鋁鎳鈷等常見磁性材料對比釹鐵硼性能仍較弱。釤鈷材料在性能上與釹鐵硼差異較小，但釤鈷仍屬于稀土永磁材料，不符合 0 稀土的替代需求。硬磁材料之中氮化鐵(α“-Fe16N2)在理論性能上具備替代釹鐵硼的可能性，但是距離能量產(chǎn)，應(yīng)該還較遠(yuǎn)。

去稀土化的幾個典型代表產(chǎn)品：

馬勒高效無磁電機(jī)

寶馬第五代電驅(qū)-電勵磁電機(jī)

法雷奧高壓無稀土電機(jī)-電勵磁同步電機(jī)

采埃孚-感應(yīng)式無磁同步電機(jī) AEM公司-無磁鋼30000rpm電機(jī) 2023年必定是去稀土化技術(shù)發(fā)展路線的重要一年。未來我們或許可以看到更多優(yōu)秀的產(chǎn)品，或者鐵氮永磁體的真正商業(yè)化應(yīng)用。

03#

電機(jī)高速化

新能源乘用車驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，我們親身經(jīng)歷過從6000~7000rpm到9000、再進(jìn)步到12000、接著干到了15000，后續(xù)又有優(yōu)秀企業(yè)干到了18000~19000rpm。而今年，各大主機(jī)廠紛紛突破20000rpm，越來越高，尤其是在最近的這段時間，更是達(dá)到巔峰。 2023年之前，量產(chǎn)車最高轉(zhuǎn)速電機(jī)頭銜屬于特斯拉Model S Plaid，接近20000rpm。

進(jìn)入到2023年之后，不好意思，不斷被國產(chǎn)品牌超越了。 首先是1月5日，比亞迪仰望發(fā)布，易四方電驅(qū)平臺橫空出世。電機(jī)最高轉(zhuǎn)速也達(dá)到了20500rpm。

緊接著埃安夸克電驅(qū)、東風(fēng)馬赫E電驅(qū)推出。

隨后在4月份的上海車展，一大批新能源汽車及創(chuàng)新的電驅(qū)系統(tǒng)粉墨登場，各種黑科技、新技術(shù)，激動了全世界汽車行業(yè)。

紅旗E001 22000rpm 4月18日上海車展發(fā)布

博格華納25000rpm 4月18日上海車展發(fā)布

匯川20000rpm 4月18日上海車展發(fā)布

哪吒汽車浩智電驅(qū)20000rpm 8月21日公布

星驅(qū)助力路特斯＞20000rpm 9月4-8亮相IAA

智己LS6 21000rpm10月12日上市 2023年最后一個多月，熱鬧了。先出場的是余承東，在11月9日智界S7預(yù)售發(fā)布會上，隆重介紹了全新一代DriveONE 800V高壓碳化硅黃金動力平臺，行業(yè)量產(chǎn)車的最高電機(jī)轉(zhuǎn)速22000rpm。而且余承東還特意強(qiáng)調(diào)，還有3000rpm預(yù)留著、未解鎖，也就是已經(jīng)做出來了25000rpm的電機(jī)。

隨后蔚來汽車的李斌，在ET9發(fā)布會上也介紹了最新的電驅(qū)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速超過20000rpm，而且這款電機(jī)還有925V以及連續(xù)波繞兩個特點(diǎn)，在后續(xù)繼續(xù)深入介紹。

蔚來ET9 20000rpm 12月23日發(fā)布 最后，12月28日14:00，小米汽車技術(shù)發(fā)布會、準(zhǔn)時開始，雷軍首先介紹的就是小米的超級電機(jī)。前兩款（V6和V6S）電機(jī)轉(zhuǎn)速21000rpm，也非常不錯了。但是雷布斯不甘心被截胡呀，所以緊接著公布了小米的第三款電機(jī)V8S，電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到了驚人的27200rpm。

然而，驚喜還沒有結(jié)束，雷軍繼續(xù)放了個炸彈，在小米實(shí)驗室、還已經(jīng)成功預(yù)研了更高轉(zhuǎn)速的電機(jī)，那就是：

電機(jī)高速化，但是要高到什么程度？27200轉(zhuǎn)是不是完全沒必要？35000轉(zhuǎn)是不是根本就無用武之地？我整理了幾位大咖的觀點(diǎn)。

小鵬電驅(qū)總監(jiān)齊總：站在整車的角度，太高的轉(zhuǎn)速沒有實(shí)際意義，電機(jī)不需要超過2萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)速比變得特別大的時候，比如從9.6變到10.6的時候，CLTC效率能降低接近0.3%，高速效率能降低1%，這在整車廠是不能夠接受的。

龐總觀點(diǎn)：現(xiàn)在電驅(qū)的難點(diǎn)不是開發(fā)，難在怎么用好。應(yīng)用端怎么發(fā)揮產(chǎn)品的最大效能，這個才更有探討的價值。

劉博后的觀點(diǎn)：8000轉(zhuǎn)是及格，10000轉(zhuǎn)是良好，15000轉(zhuǎn)是優(yōu)秀，20000轉(zhuǎn)是藝高人大大，100000萬轉(zhuǎn)是愣頭青。

04#

碳纖維轉(zhuǎn)子

先上圖、溫故下特斯拉的碳纖維轉(zhuǎn)子，并扣下主題。

看過小米汽車技術(shù)發(fā)布會的朋友，應(yīng)該都知道，確保高轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，不僅僅只是有碳纖維纏繞的方案，還有小米提到的超高強(qiáng)度硅鋼材料方案。

在小米發(fā)布會之前，我的微信群里面曾討論過：是否＞20000rpm的電機(jī)轉(zhuǎn)子都需要優(yōu)先用碳纖維纏繞？蜂巢仿真專家劉天師的觀點(diǎn)如下：

離心力大小不僅僅是看轉(zhuǎn)速，還要看轉(zhuǎn)子直徑。

磁橋設(shè)計也要考慮。

以轉(zhuǎn)子外圈線速度為基準(zhǔn)來考慮；線速度150m/s或以下，采用普通硅鋼材料即可；線速度在170m/s左右，要用高強(qiáng)度硅鋼片；線速度到180m/s或以上，要么用高強(qiáng)度硅鋼片、要么用碳纖維方案。

AVL那個30000rpm的電機(jī)、轉(zhuǎn)子外圈線速度才155m/s ，其實(shí)用一般的硅鋼片就能搞定；而紅旗34000rpm的電機(jī)、是碳纖維超速試驗。

提到纏繞碳纖維，其實(shí)也有很多朋友會說、這種工藝和伺服電機(jī)領(lǐng)域轉(zhuǎn)子纏凱夫拉線/無緯帶的方式極其相似。但實(shí)際上技術(shù)要求差異還是挺大的。

為什么碳纖維包裹轉(zhuǎn)子、能改善強(qiáng)度，碳纖維的特性是什么，干式纏繞濕式纏繞的工藝路線有哪些差異...我們這里就不介紹了，大家可以在網(wǎng)上查到很多資料。我們接著往下說一說國內(nèi)新能源汽車、驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子和碳纖維的故事。國內(nèi)其實(shí)最早用上碳纖維的，應(yīng)該是珠海英搏爾。不過英搏爾采用的是碳纖維護(hù)套的工藝，類似下圖。

特斯拉Model S Plaid中出現(xiàn)的碳纖維纏繞，從網(wǎng)上找了下資料，設(shè)備原理大概是這樣的： 特斯拉的鯰魚效應(yīng)，真實(shí)、迅速、有效。這兩年我們很多主機(jī)廠、tier1企業(yè)都有在做相關(guān)調(diào)研和試驗。而到了2023年，已是百花齊放、百花爭艷了。在我們上期的高轉(zhuǎn)速電機(jī)盤點(diǎn)當(dāng)中、有＞20000rpm電驅(qū)的企業(yè)，實(shí)際上都有碳纖維轉(zhuǎn)子。

一汽紅旗 碳纖維轉(zhuǎn)子 大概兩年前，有一位朋友就跟我聊起過碳纖維轉(zhuǎn)子，也給我建議過、可以花點(diǎn)心思去研究，最好能做這個碳纖維纏繞設(shè)備。劇透一下：目前這位朋友就在小米，我相信小米的巔峰轉(zhuǎn)速電機(jī)，一定有他的貢獻(xiàn)。我確實(shí)動了心思，當(dāng)時也搜尋了很多資源，比如就找到了德國ROTH。 我還和蘇鵬、墨森等都詳細(xì)交流過。這兩家當(dāng)時都已經(jīng)在開始給客戶做打樣了。溝通中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段給客戶打樣，做樣機(jī)，那是完全沒問題的。但是如果想要批量制作，其實(shí)是比較有難度的，不僅僅在于纏繞設(shè)備的節(jié)拍、纏繞的質(zhì)量，還包括固化的效率。按照當(dāng)時給我的反饋，需要幾十個小時的固化時間，根本實(shí)現(xiàn)不了大批量量產(chǎn)。 另外我也找了好多做電機(jī)研發(fā)的朋友進(jìn)行溝通，大部分人的觀點(diǎn)還是認(rèn)為碳纖維纏繞只是非常非常小的市場。即使2023年是2萬轉(zhuǎn)的元年，后續(xù)會有越來越多車型裝載高轉(zhuǎn)速電機(jī)，但也難以在2024年、讓碳纖維電機(jī)數(shù)量超過30萬臺。 所以，最終還是因為時間精力和財力有限，放棄了繼續(xù)研發(fā)這個設(shè)備。目前除了各大主機(jī)廠之外，還有兩家專業(yè)做碳纖維轉(zhuǎn)子的企業(yè)，分別是山東博源精密機(jī)械有限公司（天蔚藍(lán)電驅(qū)動科技）、嘉興墨森動力科技有限公司（產(chǎn)品和介紹見下圖）。

按照我之前匯總的信息，碳纖維纏繞的大批量量產(chǎn)，局限于工藝和設(shè)備，難度非常大。但是在12月28日小米汽車技術(shù)發(fā)布會上，我看到了一個新工藝名詞：激光原位固化技術(shù)。

小米的這個激光原位固化技術(shù)，如果是從碳纖維浸漆膠和固化手段上進(jìn)行了創(chuàng)新、能在保證預(yù)緊力等要求下、大大節(jié)約了固化時間，那這項技術(shù)，必須要點(diǎn)贊！