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提高电机转速禾川科技申请电机转速控制专利，提高电机的稳定性和可靠性

发布时间 : 2024-11-24

作者 : 小编

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禾川科技申请电机转速控制专利，提高电机的稳定性和可靠性

金融界2023年12月16日消息，据国家知识产权局公告，浙江禾川科技股份有限公司申请一项名为“一种电机转速控制方法、装置、介质“，公开号CN117240161A，申请日期为2023年11月。

专利摘要显示，本申请涉及电机控制领域，公开了一种电机转速控制方法、装置、介质，包括：获取电机参数信息和运行参数信息；利用改进的模型参考自适应观测器处理电机参数信息和运行参数信息，以获取转子磁通矢量估计值、定子电流矢量估计值；通过自适应控制律对转子磁通矢量估计值和定子电流矢量估计值进行处理，以确定转子转速估计值和附加变量估计值。本申请通过将与转子磁通矢量估计值相关的辅助变量引入传统模型参考自适应观测器中，以获取更优的速度观测模型，并利用自适应控制律对转子磁通矢量和定子电流矢量进行控制，辅助变量与转子磁通矢量估计值相关，自适应控制律为根据李雅普诺夫函数稳定性确定的算法，从而对电机进行控制，提高稳定性和可靠性。

本文源自金融界

小米超级电机“秀转速” 你知道这有多难么？

临近2023年末，“小米汽车技术发布会”，可谓是全年最热门、最重磅的信息之一。此次发布会，雷老板拿出很多好东西，譬如超级电机、CTB一体化电池技术、超级大压铸、智能驾驶、智能座舱、摩德纳架构等自主研发的核心技术模块。而且一出手就是多项捅破天花板的顶尖技术。本篇我们就聊聊对于电车最核心、最关键的“超级电机”-V8s和V6s。V8s更是以最高27200转/分钟，打破目前电机转速的极限。

　　电机提高转速的瓶颈是什么？目前高性能电机转速天花板有多高？

　　电机最高转速的突破犹如发动机的转速极限。需要众多周边技术的层层突破。其中，最难突破的就是转子，由于自身旋转过快、高转速下出现离心力，极端情况会导致变形。除了转子以外，还有相连接的轴承也要承受巨大压力；周边的电线的缠绕方式、电机散热+润滑系统；电机安装工艺、高压、高电流下对导线材料的选择等等诸多方面缺一不可。目前，主流的400V高性能电机最高转速约在16000-17500转/分钟之间；采用电机水冷+减速器油冷方式。当前特斯拉800V超高压，8层扁线定子永磁同步电机的最高转速达到20000转。

　　而这一数据也在前不久，被国内主机厂商的新一代电机以22000转/分钟的极致转速而“遥遥领先”。但好景不长，今天小米超级电机的公布，也顺便摘走了“遥遥领先”牌匾。

　　“三大指标”和“五大要求”层层捆绑，制约电机转速提高

　　电机是电动汽车的心脏，是核心中的核心。最大行驶里程、加速性能以及最高时速，一般视为三大核心指标。整车能跑得远、跑得快、跑得极，全部依靠电机的性能。

　　围绕这三大指标设计下，对电机设计就会提出五大要求：

　　1、电机的高过载能力

　　电动车驱动电机需要自身4-5倍的过载能力，来满足频繁极限加速和负载爬坡能力，此时电机不能出现“失速”现象。这是一项非常重要的安全指标。在行业中，曾经就有车辆出现高速失速现象。

　　2、较宽的调速能力

　　电动汽车的最高转速要求达到在公路上巡航时基本速度的4-5倍。以满足低速运行输出恒定大扭矩和高速输出的恒定功率。

　　3、需要高功率密度

　　简单理解就是尽量提升电机功率的前提下，降低重量，做轻量化设计。基本要求达到1千瓦/千克以内为标准。

　　4、可控性、精度高

　　电机需要有宽泛的可控性以及不同速度下，对电机扭矩、转速输出的精准控制。这项指标直接影响驾乘质感。

　　5、更高的可靠性

　　电动车驱动电机长时间工作在高温、高湿、高功率工况下，需要更好的防水性、更可靠的性能输出表现。小米超级电机捅破天花板，27200转/分钟背后是技术全面突破。小米全自研量产HyperEngine V8s电机，转速高达27200转/分钟，功率达到425千瓦、单电机最大扭矩635牛米、最高效率98.11%，这一数据打破电机行业转速天花板；联合研发HyperEngine V6/V6s，最高转速为21000转/分钟，也是行业一流水准。

　　讲到电机参数时，我几乎全程做笔记，没有漏掉任何一张数据参数。接下来，我为大家做个简单的复盘和小白化解读。

　　小米自研HyperEngine V8s：体重轻、力量大

　　除了我们上图所见的转速、功率、扭矩参数以外，还有一项非常重要的指标，就是电机功率密度。

　　在上一段中我们介绍，最低标准为1千瓦/千克就是合格标准。而V8s超级电机的功率密度达到了10.14千瓦/千克，比标准高出10倍。这项数据也超过了特斯拉当下最先进水平的60%（6.22千瓦/千克）。

　　这项指标简单的理解就是，电机输出1千瓦对应自身重量是1千克。在同等重量下，能够产生更大的功率就是集成化、轻量化的更好设计。

　　HyperEngine V6/V6s：超越特斯拉电机

　　此次首次亮相的小米SU7搭载的就是这两款电机。最高21000转/分钟的转速也位居行业第一梯队。其中，HyperEngine V6超级电机的最大功率为220千瓦，最大扭矩为400牛·米，而HyperEngine V6s超级电机的最大功率则达到了275千瓦，最大扭矩为500牛·米。电机功率密度达到6.78千瓦/千克。同样超越了特斯拉目前最先进的电机。

　　如果你觉得以上两个转速还不够高的话，那么可以再看看小米超级电机技术预研的电机转速，已经达到恐怖的35000转/分钟，这项技术绝不是停留在PPT上，在发布会现场，雷总播放了该电机在实验室中的运转极限。该电机通过碳纤维「激光固化缠绕工艺」，达到了35000转/分钟最高转速。充足的专利技术储备，展示了小米在电机技术领域的创新实力和深厚积淀，也为其未来产品的多样性和创新性提供了更多可能。

　　实际上，每一次性能的提升都是技术的再一次进步和发展，都体现出企业的技术实力。那么，电机为何能一次再一次的突破极限，再创新高呢？

　　1、AI仿真技术优化转子应力

　　在设计之初，设计团队就用上了AI仿真技术。历时8个月、20万次电磁和结构耦合AI仿真迭代以及多轮样品试制。现在AI设计已经逐渐成为一线汽车厂商研究设计的主流，譬如车身结构、材料筛选等，通过AI仿真技术，可以快速形成推荐方案，工程师再通过筛选进行排查和验证。可以理解为，大数据下的GPT功能。小米这个强度的AI仿真技术还是很有看点的，科技大厂在这方面的实力可见一斑。

　　2、更高级的工艺

　　HyperEngine V8s实现了98.11%的电机效率。其定转子硅钢片的差异化厚度设计，将0.2mm的定子超薄硅钢片与0.35mm的转子超高强度硅钢片相结合，强度与效率齐头并进。

　　另外。高性能钕铁硼永磁体的应用，突破了传统的54槽6极设计专利封锁，采用了8层Hairpin扁线绕组，槽满率高达77%。小米通过更高的工艺和绕组方式，提升满槽率，从而提升电机的效率和输出功率。

　　3、双向全油冷散热，S型立体油路设计

　　HyperEngine V8s采用双向全油冷散热和S型立体油路设计。定子部分通过双循环立体油路，散热面积增大了100%，实现了最高20度的降温；转子部分则利用专利S型油路，散热面积增加了50%，达到了最高30度的降温效果。此外，定子硅钢叠片还采用了“阶梯式”错位设计，使有效散热面积再增加7%。

　　目前，高功率电机都已全油冷方式进行降温，定子双循环立体油路，简单理解就是通过加大循环系统，让更多的油给定子降温。持续恒温才能让电机工作在最佳状态。小米这个电机做得更加极致，油路设计、散热面积、立体循环还是很有创新性的。

　　4、电机材料的提升

　　小米业界首发960MPa最高强度特种硅钢片，是行业主流的2倍多(450Mpa)；提升强度。随着电机转速的提高，在电机内部也形成巨大的离心力和应力，此时需要对电极转子运动部件的材料进行加强。小米将再一次提升2倍行标，来完成高转速下转子的稳定性。

　　核心技术好比砖石，建造坚实的房屋，需要诸多砖石的层层累积。小米追求电机最高转速也绝不是炫技，而是扎实的走好每一步。小米在超级电机的领先技术绝不是以上几点那么简单，发布会现场展示，小米为这款电机申请了155项专利，其中已授权60项。还在电机最高转速、电驱最高效率、功率密度上达到了中国电工技术学会和国创中心双认证的“国际领先水平”。

　　坚持正向开发，重新定义汽车的决心

　　发布会上，小米对于汽车的定义同样令人惊喜。传统汽车的核心是代步工具，目前的智能汽车是以汽车平台为基础，增添智能化功能。而小米汽车的造车理念是赋予生态和智能的移动智能空间。小米将汽车、消费电子、智能生态融合。重新定义汽车工业的技术栈。此前雷总曾表示，小米造车的投入是其他汽车制造商的十倍。一般汽车品牌造一辆车总计投入300人至400人，费用在10亿元至20亿元，而小米汽车的第一辆车整体投入3400名工程师，研发费用超100亿元。自研出很多“顶尖的好东西”。

　　我其实是个忠实的米粉，从小米第一代手机开始，迭代数代手机产品。再到家里的智能生态家居产品。小米让我的家变成了“智能生态空间”。而此次发布的小米汽车也补齐了“人车家全生态”最后也是最重要的一环。

　　对于理工科出身的我来说，此时此刻的心情是激动万分的。小米电机转速突破的一大步，在整个电车技术发展中只是一小步。但这一步也彰显了小米的技术实力和技术储备。也让小米汽车在行业中，迈出了坚实的一步。在外行人看来，“这不就是提高点转速么，至于如此鼓吹么？”。从小格局看，可以认为这次突破极限是汽车行业的领先。从大格局来看，我认为这是国内材料、数控加工、装配工艺、等诸多基础工业的新突破。

　　如果我们换个说法，基普乔格用1小时59分40秒跑完全马为何值得欢呼雀跃？奥运会中每一次世界纪录的突破为何会载入史册？因为这些都是“突破极限”的挑战。