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在小米官宣進軍電動汽車行業(yè)的第1003天，也就是2023年12月28日，小米汽車首次向世人展示自己的核心技術庫。而在漫長的發(fā)布會中，電機被擺在了第一位。
在自嘲因推遲發(fā)布時間導致原業(yè)界最高轉速電機成績被友商截胡后，小米集團創(chuàng)始人、董事長兼CEO雷軍順勢又拿出了超級電機V8s，以27200rpm轉速成績刷新業(yè)界最高成績，并揚言，不管花多少時間，不管花多少代價，超越特斯拉，打造出一款世界上轉速最快的電機。
造就造轉速最高的電機
梳理發(fā)布會現(xiàn)場信息，此次小米汽車發(fā)布了三款超級電機，即V6、V6s及V8s。
其中V6及V6s便是小米汽車自去年底便已被成功研制并定于今年8月對外發(fā)布的首款超級電機，21000rpm超高轉速，輕松超越了特斯拉Model S paid、保時捷Taycan Turbo所搭載的電機。目前這兩款電機已全面量產(chǎn)，并搭載于小米SU7首批車型上。
要知道，2023款特斯拉Model S Plaid是目前全球性能最佳的電動汽車之一，百公里加速2.1秒，最高時速可達322公里，其所搭載的電機據(jù)稱最高轉速也不過20000rpm，峰值功率1020ps、最高扭矩1400N·m。
值得注意的是，峰值功率和額定功率仍存在巨大差別，電機的效率可以在一定轉速范圍內(nèi)達到最大值，但不意味著可以長時間在這一功率上運轉，且在轉速超出范圍后，電機的效率反而會下降。
從小米給出的對比參數(shù)不難看出，被視為競品的保時捷 Taycan Turbo后置電機，在更低轉速上限時擁有著更高的峰值扭矩和峰值功率，但反過來看，更高功率密度的小米超級電機V6s的體積重量將更具優(yōu)勢。且要知道的是，無論是保時捷Taycan Turbo還是特斯拉Model S Plaid的售價都遠超小米SU7。
回到最高轉速上來，V6/V6s發(fā)布時間不過推遲了數(shù)月，原定的世界最高轉速電機的成績便被友商所截胡。11月，華為首發(fā)業(yè)內(nèi)量產(chǎn)最高轉速的電機，每分鐘轉速可達22000rpm，高效率達到了98%。
“仔細研究友商電機，發(fā)現(xiàn)除轉速外，最高功率、最大扭矩、功率密度等三個關鍵指標上都比我們?nèi)醪簧佟?rdquo;雷軍進一步總結道，“我還是可以自豪地說，小米超級電機V6和V6s依然是同級別中領先、強大的電機之一。”
但顯然，于首款車型尚未面世的小米汽車而言，首次技術發(fā)布會必須拋出足夠強悍的產(chǎn)品來，畢竟市場競爭中，沒有人會記住第二名。
于是，由小米完全自主研發(fā)、自主生產(chǎn)的第三款超級電機V8s同臺發(fā)布，每分鐘轉速可達27200rpm，高效率98.11%，電機功率密度10.14kw/kg。
可以說是句句不提華為，卻句句都是。
而秉著成熟一代、研發(fā)一代、預研一代的理念，在三款超級電機的基礎上，小米實驗室進一步完成了 35000 轉電機的技術預研，采用了全新的碳纖維極光纏繞轉子工藝。該技術通過激光原位固化技術，實現(xiàn)了碳纖維纏繞轉子，從而獲得更高的良率、更好的預緊力，達成更高的轉速。
驅動電機，唯“高”至上
轉速高，簡單理解便是加速快，目的是在保持電機體積重量不變的情況下提高功率，從而提升動力性能，打造更高極速和更快加速度的高性能車。或者則是在保持功率不變的情況下，做小扭矩，減小尺寸和重量，從而做高功率密度，將成本降下來。
也正因此，作為新能源汽車核心驅動裝置，驅動電機高效化、高功率密度、低成本化發(fā)展過程中，高轉速始始終被視為重要抓手和必由之路。
根據(jù)蓋世汽車研究院配套數(shù)據(jù)顯示，新能源電機的最高轉速由最初的10,000rpm，增大到現(xiàn)在普遍流行的14,000-16,000rpm，部分高性能電動汽車則逐漸上車16,000~19,000rpm電機，如特斯拉的19,000rpm，再如小鵬汽車的18,000rrpm。
為進一步提高電機功率密度，目前業(yè)內(nèi)已逐漸量產(chǎn)20,000rpm高速電機，且越來越多車企朝著更高轉速持續(xù)邁進，如前文提及的華為22,000rpm電機，現(xiàn)已上車智界S7，亦有紅旗于今年6月發(fā)布的全新一代高性能M220模塊化電驅動系統(tǒng)中電機最高轉速就已突破22,000rpm，將首發(fā)上車紅旗E001；再往前追溯，今年3月，廣汽埃安發(fā)布全新一代高性能集成電驅技術群——夸克電驅，并已上車昊鉑SSR，電機功率密度高達12kW/kg，有消息稱其轉速高達25,000rpm。
而此次發(fā)布的小米超級電機V8s目前已量產(chǎn)，且定于2025年正式面向市場，27,200rpm超高轉速，則再次刷新全球電機轉速的天花板。
高轉速下，需要做的還有很多
事實上，對于一款量產(chǎn)的工業(yè)級產(chǎn)品來說，提升電機的轉速，不僅需要高強度的轉子，更高速的齒軸、軸承，最難的是如何實現(xiàn)高效的散熱。
據(jù)介紹，小米超級電機V8s的定轉子經(jīng)過了重新設計，達到了77%的槽滿率。作為參考，保時捷Taycan的兩臺永磁同步電機采用了發(fā)夾式繞組方式，槽滿率70%。而過高的槽滿率，會增加絕緣擊穿的風險、電機溫升過高。
要知道，轉子高速旋轉時，沖片和磁鋼都會受到離心力的作用。轉速越高，離心力越大。當沖片上的開孔較多較大時，孔之間的間隙就會比較小。這時在較大的離心力的作用下，沖片體脆弱部分的強度可能超過其屈服強，其變形也可能會影響氣隙變小，從而引起性能變化甚至掃膛。
對此，特斯拉Plaid版電機中便直接取消了應力脆弱的隔磁橋，用機器纏繞碳纖維護套工藝，減少漏磁的同時提高轉速的上限。今年4月，博格華納亦推出一款25,000rpm電機碳纖維轉子方案，此外包括東風汽車的馬赫E、匯川聯(lián)合動力等企業(yè)均推出了碳纖維轉子。但與之而來的便是碳纖維復合材料的成本及機器纏繞的工藝難度。
對此，小米超級電機V8s則是選擇直接改進材料，與合作伙伴一起創(chuàng)新打造出新一代超高強度硅鋼，屈服強度可達到960MPa。
而針對高轉速帶來的散熱需求，V8s重新設計的電機散熱系統(tǒng)，采用雙向立體油冷技術，成功將散熱效率提升超過50%，最高溫度下降了30%，從而進一步提高電機的可靠性和耐久性。
此外，V8s還全系配備自研全球先進的SiC電控模塊，轉換效率高達99.85%。
截至目前，小米汽車在電機領域的整個研發(fā)過程中已申請155項專利，已授權60項專利，構建了一整套專利體系。
至此，小米從電機設計、材料強度、高效散熱多個方面來保證電機的功率、效率和安全，但隨之而來的必將是更高的生產(chǎn)成本和更高定位、售價的車型產(chǎn)品。
如前文所說，現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)已出現(xiàn)多種20,000rpm驅動電機解決方案，但成本依然是高速電機批量化應用前的一大攔路虎。能否平衡性能與成本極為關鍵，小米汽車自然也難以回避這一問題。
“不管花多少時間，付出怎樣的代價，我們都要在核心技術領域里，要做到行業(yè)領先水平。”雷軍強調(diào)，“小米將持續(xù)投入電機研發(fā)，力爭成為全球電機行業(yè)的領導者。”
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