更高效、集合多项创新的麦格纳全新800v电机

Chris Clonts SAE lnternational 2024-04-06

就在拉斯维加斯国际消费类电子产品展览会（CES 2024）上正式举行新闻发布会之前，麦格纳（Magna International）向记者展示了一款全新的800v电驱动电机，并称其在效率、功率重量比和扭矩密度方面设立了新标杆。

麦格纳研发高级副总裁Joerg Grotendorst探讨了公司的下一代牵引电机。电机剖面图显示出内部的传统铜绕组。 (SAE/Chris Clonts)

麦格纳通过优化冷却和芯片配置效率等手段令其电机效率再创新高，高达93%。

在发布会上，麦格纳首席研发副总裁Joerg Grotendorst介绍了公司近期的研发重点：电驱动电机、优化的高级驾驶辅助系统（ADAS）和非清醒驾驶检测技术，并在期间正式公布了这款电机。他表示：“对于OEM越来越高的降本需求，我们将以‘麦格纳集成系统’（Magna Integrated Systems）的合作理念予以响应。”他解释说，这是由于为OEM生产整个系统而不仅仅是各类零部件更为高效。当然，麦格纳仍然愿意为OEM生产单独的零部件。

该电机可产生258千瓦的峰值输出。（麦格纳）

虽然这款峰值功率为258 kW的电机的整机重量仅为75 kG（165磅），但它在达到最大转速20,000rpm时，能够产生5,000 nM（3,688磅-英尺）的峰值轴扭矩。电机的效率高达93%，高于其他麦格纳产品最高的91%。一位工程师表示，它在性能上相当于5.0 L的Hemi [V8]发动机。

麦格纳通过两种方法实现了这一效率提升：一是在任意时间将冷却液导向功率需求最高的组件，二是采用了一种新的控制器芯片嵌入方法。

800V电机可以水平或垂直安装，这得益于冷却液泵（左下）的位置，该泵在任何一种配置中都需要位于封装的底部。 (SAE/Chris Clonts)

麦格纳电动传动系总工程师Mike Dowsett进一步介绍了该电机的创新之处，其中最重要的一点是可以选择水平或垂直的放置模式，横置模式通常用于车辆后端，竖置通常用于车辆前端。实现这一点的关键在于保证冷却液的泵在电机旋转90度时依然位于底部，因为只有这样泵才能正常运作。

麦格纳电动传动系总工程师Mike Dowsett谈到了新电机及其整个生产线，包括适用于越野车的E-axle。 (SAE/Chris Clonts)

他表示：“我们将其称为主动冷却液控制技术，它能够根据功率需求将冷却液导向不同位置来提高效率。在低速高扭矩的情况下，系统将更多冷却液导向磁体。在高速低扭矩的情况下，系统将更多冷却液导向夹层和绕组，后者采用了传统的非编织绕组。”在被问及麦格纳是否考虑使用印制电路板（PCB）定子（Schaeffler和Infinitum等公司正在研发）而非绕组时，他表示公司认为该技术无法满足目前的功率需求。

麦格纳下一代电机底部的电控冷却液/油泵可以根据功率和扭矩需求将冷却液输送到电机的不同区域。（麦格纳）

Dowsett表示，麦格纳还考虑到了轴承电流这一有害现象——即来自磁体的电流以高于润滑油击穿电压的电压通过轴承的现象。这会导致轴承滚道出现凹坑和起伏，从而可能导致电机提前报废。对此，麦格纳的工程师采用了以下技术预防轴承电流：

• 隔离轴承

• 用于过滤电流并使其无法通过轴承的共模扼流器

• 令电流短接接地的夹具

如果没有这三项技术，大多数电机便很有可能在里程达到约50,000英里左右时提前报废。

麦格纳已经开始使用碳化硅芯片，这种芯片比硅芯片更高效的部分原因在于其较低的热膨胀程度和较高的最大电流特性。下一代电机的芯片不再嵌入陶瓷材料中，而是直接嵌入PCB中。“这样做不仅改善了开关损耗，还改善了人机交互的方式。我们不再看到任何大型的焊接组件和焊线。它将系统大幅简化，我们只需从一侧进行冷却即可。”

该电机还通过优化的电脉冲模式减少运行噪音，而且不会影响功率。在可持续性方面，该电机减少了5%的稀土材料用量，消除了铽的使用需求，并将镝的含量降低到0.5%，其余的材料则是钕铁硼。

麦格纳研发副总裁Grotendorst表示，公司还在探讨制造汽车切分整件的想法。想象一下“将汽车切分成不同的整件并同时制造它们”的效率。

先进的安全系统

技术战略副总裁Steven Jenkins介绍了麦格纳在热成像（现已应用于30万辆汽车）、ADAS和非清醒驾驶检测系统方面的工作。SAE在2023年7月曾对麦格纳在这些方面以及电动车桥方面的工作进行报道。麦格纳去年通过收购Veoneer获得的非清醒驾驶检测技术可对驾驶员呼吸中的酒精含量进行被动检测，如引起警报，则进一步通过对眼睛及其动作进行视觉检查。在检测到驾驶员的非清醒状态后，是否采取阻止汽车启动或仅发出视觉、听觉警告等措施将由监管机构和行业组织决定。此前，麦格纳的竞争对手博世也对其非清醒驾驶检测系统以及当前的监管环境进行了探讨。