每分鐘10萬轉電動機「每分鐘超十萬轉創世界紀錄的新款電動機由人工智能設計」 今天小豆培訓網學歷教育小編就來給大家簡單介紹一下。
電子發燒友網報道（文/黃山明）近日，據澳大利亞新南威爾士大學網站報道，該校研究生開發出了一款新型電機，實現每分鐘達10萬次轉速，創下了新的世界紀錄。這種新設計的出現，可以通過高功率密度來減少電動汽車重量，從而實現增加電車的續航里程，并且顯著降低了制造成本。
電動汽車的續航看什么？
隨著新能源車越來越普及，消費者對于電動汽車的續航也越來越關注。而電動汽車的驅動主要依賴于電驅系統，包括電池、電驅以及電控。功能主要是作為電動汽車的驅動系統，負責將電池輸出的直流電轉化，驅動電機旋轉，并通過軸齒系統的減速增扭，將動力傳遞給車輪，從而驅動車輛的行駛。
因此續航一方面主要看電池能量密度和材質，電池能量密度決定了電池的帶電量，比如三元鋰電池能量密度要比磷酸鐵鋰高，續航更久，但安全性上有所不足。此外如寧德時代所發布的麒麟電池，思路同樣是增大電池包內的體積利用率與能量密度來延長續航時間。
另一個影響續航的重要因素在于汽車的重量，比如動力電池可以做得足夠大，但是負重越大，車輛續航反而會越短，這就需要有一個平衡。此外，風阻同樣會影響電動汽車的續航，通常轎車的風阻要小于SUV的風阻。其他因素還有如環境溫度、自動駕駛等，都會對續航造成干預。
同時，由于主要依靠電機驅動，而電機能量效率極高，目前已經可以達到95%以上，對比燃油發動起能量效率普遍在30%左右，可以認為已經完全不可同日而語，也非常節能。
根據工信部新能源汽車公告目錄中的資料顯示，大多數純電動汽車能耗水平在110-160Wh/Km，也就是0.396-0.576MJ/Km。不過在實際使用中，許多人會發現標稱能耗與實際使用能耗差別非常大，并且能耗的波動也非常大，換算過來可以認為電動汽車的續航里程與標稱值也有較大的差距，即便用最嚴格的EPA測試標準，同樣會有較大偏差。
燃油車的差異基本在10%-20%左右，而電動汽車卻可以達到50%-100%左右。比如電動汽車標準可以行使500KM，夏天使用加空調，可能只會跑400KM左右，而在氣溫較低的冬天，續航甚至可以低到200KM，這種巨大的波動與燃油車有顯著區別。
一個原因在于電動機效率高，所以導致能耗非常敏感。這個很好理解，舉個例子，許多電動汽車都是單級變速箱，因此隨著車輛速度的變化，電機轉速變化也非常大。假定電動機轉速在0-8000轉（最高速度在120km/h），并且電動機最佳熱效率區間并非在日常行駛速度上，而是中高速，因此日常行駛中的效率區間大概會在60-90%之間波動，綜合整車能耗波動也將在30%-40%左右。
并且，由于電動機的特性，百公里加速時間已經堪比燃油車的百萬豪車級別，而動力性越強，也讓百公里電耗越大。在城區內的多次啟停，也會加快能量的消耗。不過許多電動汽車已經安裝了能量回收系統，可以回收車輛制動時的動能，重新用于驅動，來節省電能的損耗。
因此，電池容量、材料、風阻、自動駕駛等，都會客觀影響到電動汽車的續航表現，而電動機對于電動車續航的影響相對主觀，取決于司機自己的駕駛習慣。
十萬轉電機是如何被設計的
此次澳大利亞新南威爾士大學所研發的每分鐘十萬次轉速的電機，則是通過人工智能技術，從工程角度增加了電動汽車的續航表現。
增加電池重量的方法，同樣會減少電動汽車的續航，那么反過來，減少車內器件體積，就能在同樣電池容量下增加續航。因此可以看到許多汽車使用了新型材料的車架，或者采用了SiC等材料，來提升續航。
新型電動機由于超高的轉速，讓電機可以縮小尺寸，不僅能減輕重量，還能極大地降低功耗。同時，電動汽車中的電驅系統使用內置永磁同步電機（IPMSM），即將磁鐵嵌入轉子中來產生巨大的扭矩。
但現如今的IPMSM由于轉子中的金屬薄板部分或燒結部分組成的疊片芯彼此連接，因此機械強度較低，從而限制了電子的速度。研究人員通過使用一種新的轉子拓撲結構，進一步提升了電機的穩定性，同時還讓電機生產所需的稀土減少70%。
新的設計主要基于韓國雙系拱結構Gyopo鐵路橋的工程特性，以及符合曲線的機械應力分布技術實現的。最終讓新型電機實現了近每公斤7kW功率密度，是現有層壓IPMSM的兩倍，極大地增強了電動汽車的性能。
得益于轉子結構的顯著增強，新型高速電機的機械安全系數可以達到目前市場銷售電機的1.5-2倍，推斷其使用壽命也將比普通電機更長。
這一新型電動機如果投入市場，將很快便能與消費者見面。據研究團隊透露，以特斯拉為代表的制造商想要運用這套電機，規格修改與調試只需要耗費6-12個月。
與當前的電動機相比，這款新型電動機能夠為電動汽車提供更多的續航。研究團隊預測，通過對電動應用擴展和優化電機設計，預計新款電動機相比市場中的同類產品輕10-20%，效率提升2%-5%。
并且逆變器也受益于高速而變得更輕、更小，重量減輕與能效提升有望將為電動汽車續航延長5%-10%。
值得注意的是，這款新型電機的設計使用了人工智能輔助優化程序，從電、磁、機械和熱等各方面性能以優化電動機設計。研究團隊對90種方案進行了評估，然后選擇其中前50%來生成新的設計，直到當前的最佳效果，而這一款已經是該程序分析的第120代產品。
小結
從這款新設計的電動機來看，不僅有了高轉速、長壽命、成本低、重量輕的特點，同時還能進一步幫助電動汽車節省內部空間，降低車身整體重量，從而實現續航增強的效果。一個亮點是，研究團隊通過人工智能輔助多次優化迭代了相關設計，直至達成最佳效果。這不僅是電動機產品的革新，也是人工智能技術應用落地的又一碩果。
