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。　　

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