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出自澳大利亞新南威爾士大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，每分鐘可以達(dá)到100000次的轉(zhuǎn)速。

更高的轉(zhuǎn)速，意味著可以實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，在相同功率下，電機(jī)的尺寸也會(huì)更小，同理，消耗的能源更少。

更快的轉(zhuǎn)速也能提升電車性能，幫助電動(dòng)車減輕重量，從而增加續(xù)航里程。

這款新型電機(jī)不止這些功能，還具備以下優(yōu)點(diǎn)：

4.還可用于高速壓縮機(jī)、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部集成等領(lǐng)域

最重要的是，這款電機(jī)并不只是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)物。按照研發(fā)團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，如果特斯拉想采用這款電機(jī)，6-12個(gè)月就能調(diào)整規(guī)格上車。

電機(jī)是電動(dòng)車的核心，也決定了一輛車的性能高低，比如續(xù)航的長(zhǎng)短，跑的快不快，極速多少等等。

不過(guò)要想達(dá)到能效最優(yōu)，總會(huì)陷入一種取舍和博弈。

比如為了增加續(xù)航，可以加大電池組，但也會(huì)加大電池組和車身重量，同時(shí)產(chǎn)生很多其它問(wèn)題，比如需要改變電池管理系統(tǒng)以及車身結(jié)構(gòu)等。

除了電池，就是在電機(jī)這個(gè)重要硬件方面下功夫。通常情況下，電機(jī)的體格越大，就會(huì)越容易獲得高效率。怎么讓電機(jī)更小，同時(shí)保持足夠的性能，甚至更優(yōu)，是不少研發(fā)人員重點(diǎn)攻克的方向。

新南威爾士大學(xué)電氣工程與電信學(xué)院的副教授 Rukmi Dutta 和 Guoyu Chu博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)表示，他們采用了一種新型技術(shù)，可以顯著改善現(xiàn)有的內(nèi)部永磁同步電機(jī) （IPMSM）。

新型電機(jī)的最大功率和速度使得現(xiàn)有高速記錄翻了一番，每分鐘可達(dá)10萬(wàn)轉(zhuǎn)，使其成為世界上最快的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。

“電動(dòng)汽車的一個(gè)趨勢(shì)是讓電機(jī)以更高的速度旋轉(zhuǎn)。” Guoyu Chu博士表示，每個(gè)電動(dòng)汽車制造商都在嘗試開(kāi)發(fā)高速電機(jī)，原因是物理定律的性質(zhì)允許你縮小機(jī)器的尺寸，使用更小的機(jī)器，消耗的能量也會(huì)更少，車輛的續(xù)航里程更長(zhǎng)。

這款電機(jī)是如何在同樣體積下，擁有更高的轉(zhuǎn)速呢？

研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，新電機(jī)的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自韓國(guó)的Gyopo鐵路橋，這個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)克服了傳統(tǒng)IPMSM的常見(jiàn)缺陷。

比如IPMSM型電機(jī)在其轉(zhuǎn)子中嵌入了磁鐵，以產(chǎn)生強(qiáng)大的扭矩以擴(kuò)大速度范圍。然而，由于其轉(zhuǎn)子中的鐵橋很薄，導(dǎo)致IPMSM的機(jī)械強(qiáng)度較低，這限制了它們的最大速度。

其實(shí)這也是為什么很多人認(rèn)為EV用電機(jī)并不具備體格優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠囉秒姍C(jī)存在體積、形狀以及質(zhì)量等多種限制，這些限制也注定了電機(jī)很難實(shí)現(xiàn)大幅進(jìn)化。

研究團(tuán)隊(duì)采用了雙系拱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種新的轉(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并創(chuàng)建了現(xiàn)有技術(shù)的更強(qiáng)大版本，可以有更好的功率重量比。

有了這個(gè)新型的結(jié)構(gòu)，電機(jī)的峰值功率密度達(dá)到了每公斤7千瓦。

新南威爾士大學(xué)團(tuán)隊(duì)表示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，新電機(jī)還具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)：每臺(tái)電機(jī)使用的稀土材料更少。

一般情況下，一些高速電機(jī)通過(guò)套筒來(lái)加強(qiáng)轉(zhuǎn)子，而套筒通常由鈦或碳纖維等高成本材料制成。因?yàn)檗D(zhuǎn)子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有很好的機(jī)械穩(wěn)定性，所以新型電機(jī)也不需要套筒，也只需要30％的稀土材料，比如釹，從而降低了制造成本。

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其實(shí)對(duì)于新能源車來(lái)說(shuō)，一臺(tái)好的電機(jī)需要具備基本不少要素，比如體積小，功率大，轉(zhuǎn)速高。

電機(jī)的輸出功率由扭矩和轉(zhuǎn)速的乘積決定，在輸出功率不變的情況下，轉(zhuǎn)速越高，馬達(dá)的扭矩就越小，成反比狀態(tài)。

而扭矩則是由馬達(dá)的半徑和施加于馬達(dá)的力決定的，在施加馬達(dá)的力不變的情況下，扭矩越小，馬達(dá)的半徑就可以越小，電機(jī)的體積也就可以變得更小。

就像是在美國(guó)被譽(yù)為“特斯拉殺手”的Lucid，作為目前世界上量產(chǎn)純電動(dòng)車中峰值功率最高的電機(jī)，達(dá)到了500Kw的功率輸出。但其體積卻相當(dāng)小，Lucid Air的電動(dòng)機(jī)重量為74千克，而特斯拉單電機(jī)的重量高達(dá)92千克。

Lucid電機(jī)的體積之所以小巧，很大程度上得益于其轉(zhuǎn)子繞組體積小，也就是馬達(dá)半徑更小。

正是因?yàn)樾∏傻捏w積以及超高的功率輸出，其被譽(yù)為“最強(qiáng)電機(jī)”。

而澳大利亞的新南威爾士大學(xué)，以研發(fā)的技術(shù)過(guò)硬而著稱，在工程技術(shù)界其地位就像清北在中國(guó)的地位。

電機(jī)的研發(fā)主導(dǎo)團(tuán)隊(duì)之一Rukmi Dutta博士是電氣工程與電信學(xué)院能源系統(tǒng)高級(jí)副教授，專業(yè)研究電機(jī)的設(shè)計(jì)和控制領(lǐng)域，例如汽車和可再生能源部門的永磁電機(jī)。她在美國(guó)和澳大利亞為許多動(dòng)力企業(yè)提供咨詢服務(wù)。

另一位新項(xiàng)目主導(dǎo)人——博士研究員Guoyu Chu，同樣也是來(lái)自電氣工程與電信學(xué)院，研究領(lǐng)域涉及機(jī)械工程，電子工程和電氣工程。

Guoyu Chu在2014年獲得山東科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)士學(xué)位，2017年獲得澳大利亞新南威爾士大學(xué)電氣工程碩士學(xué)位后，便一直在新南威爾士大學(xué)攻讀電氣工程博士學(xué)位至今。

這兩位專家在電機(jī)領(lǐng)域發(fā)布多篇學(xué)術(shù)論文，新型電機(jī)則代表著他們?cè)陔姍C(jī)方面的最新、最重要的成果。

他們帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)這個(gè)電機(jī)時(shí)，還使用了他們研發(fā)的智能輔助優(yōu)化程序，預(yù)先反復(fù)測(cè)試了電、磁、機(jī)械和熱量等各方面的性能來(lái)優(yōu)化電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。

團(tuán)隊(duì)一開(kāi)始對(duì)90種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，然后先選擇了按最優(yōu)設(shè)計(jì)的前50％來(lái)生成一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案，并重復(fù)迭代過(guò)程，直到達(dá)到所需的最佳效果。

要知道最后的電機(jī)設(shè)計(jì)是他們分析的第120代方案，最終才實(shí)現(xiàn)了每分鐘100000轉(zhuǎn)的絕對(duì)最大速度和每公斤7千瓦的峰值功率密度。

“我們有自己的電機(jī)設(shè)計(jì)程序包，可以自行輸入速度，功率或者密度的要求。”Dr Guoyu Chu表示，運(yùn)行這個(gè)系統(tǒng)幾周后，就會(huì)得到滿足這些標(biāo)準(zhǔn)的最佳電機(jī)設(shè)計(jì)。

按照他的說(shuō)法，如果像特斯拉這樣的電動(dòng)汽車制造商想要使用這種電機(jī)，那么只需要大約6-12個(gè)月，就可以根據(jù)特斯拉提出的規(guī)格要求進(jìn)行修改，達(dá)到最佳的電機(jī)設(shè)計(jì)。

Dr Guoyu Chu表示，如果有供應(yīng)商采用這款電機(jī)，會(huì)稍微降低轉(zhuǎn)速，同時(shí)增加功率，以平衡電車的需求。

顯然，這款可隨意DIY的電機(jī)并非實(shí)驗(yàn)室獨(dú)創(chuàng)，在制造成本降低、能效也最優(yōu)的情況下，大規(guī)模量產(chǎn)也會(huì)是大概率事件。

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