NVIDIA Tesla C1060

江湖傳言

Tesla 對2018年面世的 Model3的電機(jī)一直諱莫如深。各種傳言紛出不窮，大概可以分為兩派，一派是tesla 首席電機(jī)設(shè)計官 Konstantinos Laskaris 放出的消息說，Model3 和Model sX 都不一樣，將會是有永磁同步電機(jī)。這一消息就像一顆重磅炸彈，幾乎為永磁和感應(yīng)之爭劃上了句號。

但Elon Musk 在4月20號 卻發(fā)布消息稱 Model3會有前后電機(jī)配置，前電機(jī)仍然是交流感應(yīng)電機(jī)，而后電機(jī)將是永磁輔助的開關(guān)磁阻電機(jī)。

真相曝光？

what？ 永磁輔助開關(guān)磁阻電機(jī)？消息傳出來，大大出乎我們的意外。那到底是哪一種方案呢？一波未平一波又起，最近著名爬墻黨Steve Bakker 通過內(nèi)部渠道搞到了后電機(jī)的一些參數(shù)并放出重磅消息，讓我們有幸看到更多的內(nèi)幕。

后電機(jī)的功率會略小，Model 3 后電機(jī)的額定功率是195kw，峰值功率是300kw，最大轉(zhuǎn)矩估計是400Nm。

這臺電機(jī)仍然采用三合一的動力總成結(jié)構(gòu)，單速比減速箱。相比于前一代產(chǎn)品，從蓄電池到輪子的驅(qū)動系統(tǒng)效率提高了6個百分點，達(dá)到了89%。這是相當(dāng)大的進(jìn)步了。蓄電池電壓400V,短時最大放電電流1000A。

battery-to-wheels loss” as 6 percentage points more efficient than the Model S (89% of electrical energy is converted to forward motion, compared to 83% for the S).

效率的提升，主要歸功于電機(jī)的升級，我終于可以一睹廬山真面目了。令人吃驚的是定轉(zhuǎn)子好像都不像是開關(guān)磁阻電機(jī)的樣子。轉(zhuǎn)子采用了永磁同步電機(jī)常用的V字斜極結(jié)構(gòu)。

這種V型斜極方式也不是什么高科技，相對于普通的斜極它是一種NVH改良的方式。在車用EV電機(jī)里，斜極主要是為了克服齒槽轉(zhuǎn)矩。但普通的兩段斜極，容易導(dǎo)致一個問題，就是電機(jī)軸向扭振：

有個前輩第一款電機(jī)將轉(zhuǎn)子分成兩段，兩段間斜了半個槽。這樣達(dá)到了降低轉(zhuǎn)矩脈動，車輛在啟動過程中更平穩(wěn)，但發(fā)現(xiàn)電機(jī)在3000-4000HZ的噪音特別大。問題出在扭轉(zhuǎn)共振上，該電機(jī)定子的第三階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率在3725HZ，振形為上下反向拉伸，上下的相位剛好相反。而兩段式斜極導(dǎo)致上下兩段的齒槽轉(zhuǎn)矩相位也是相反的。這樣就和振型就高度一致了，在某個轉(zhuǎn)速下必然導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)共振現(xiàn)象。解決的方法就是改進(jìn)斜極方式。通過V或者zig-zag的新的斜極方式，能夠有效克服中低頻段的噪音。而相較zig-zagV型斜極工藝上更容易實現(xiàn)，所以采用的更多。

無獨有偶，前不久，兩段斜極導(dǎo)致的電機(jī)噪音問題，把蝸牛研習(xí)社的一位朋友折磨的夠嗆，他是8極48槽的電機(jī)，斜了極高速段噪音有優(yōu)化，而低速段反而更差了。我給的建議是采用V字或者Zig Zag的斜極方式。現(xiàn)在還在做樣機(jī)，我們靜待他脫離苦海的好消息。

舉這兩個例子是為了對Tesla這種斜極方式有一個更深刻的印象。令人更意想不到的是Tesla的磁極設(shè)計：

大家沒有看錯，這是一種單V磁極結(jié)構(gòu)。好消息是，現(xiàn)在終于可以確定是永磁同步電機(jī)了。令人失落的是，這磁極設(shè)計也太中規(guī)中矩了吧，沒有啥創(chuàng)新啊，Prius 2004年就玩過了。你對比一下現(xiàn)在其它廠家眼花繚亂的磁極結(jié)構(gòu)就能感受到這種落差感了。

也許Tesla走的返璞歸真的路子吧，稍微補(bǔ)償大家一點的是，Tesla采用的是6極的電機(jī)，一般乘用車電機(jī)都是八極起跳，十極、十二極的都有，大家都是往多極的方向發(fā)展，而Tesla是往低極數(shù)走。（當(dāng)然他們以前用的是4極的感應(yīng)電機(jī)，但感應(yīng)電機(jī)和永磁同步不能比?。┗蛟S是Tesla對自己的NVH能力極度自信。選擇了六極在效率上是很有優(yōu)勢的，在高速時運行頻率會降低25%，能夠降低鐵耗和磁鋼的渦流損耗。從電機(jī)本身而言，一萬轉(zhuǎn)以上，都傾向于做低極數(shù)，Tesla這也算是一種返璞歸真。

永磁助磁的開關(guān)磁通電機(jī)？

現(xiàn)在就剩下一個問題了，馬斯克說的永磁助磁的開關(guān)磁通電機(jī)在哪兒，是在忽悠嗎？我想這最大的可能是成型小版本號的原因。Model 3是一種低成本平臺大版本號，里面還有前后電機(jī)的和單后電機(jī)的細(xì)分, 可能P85D前后電機(jī)的版本電機(jī)會有不同。

馬斯克說的應(yīng)該也是空穴來風(fēng)，是一種將要應(yīng)用的電機(jī)產(chǎn)品。這種產(chǎn)品應(yīng)該是如下圖所示的開關(guān)磁鏈電機(jī)，永磁體放在定子側(cè)。即能夠提高功率密度，還能夠降低開關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動，這是限制開關(guān)磁阻電機(jī)在車輛上應(yīng)用的老大難問題了。因為成本低、效率高這類電機(jī)被很多人看好，到底好在哪里，潛在的問題又有哪些？我們下回再分解。

文章的最后給你準(zhǔn)備了Tesla Mode 3 整車內(nèi)部結(jié)構(gòu)視頻，還有蓄電池的拆解視頻。

來源：電機(jī)產(chǎn)品技術(shù)前哨