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探秘高速电机，新能源汽车动力革新的核心 “引擎”

2025-01-02 09:42:26·  来源：汽车测试网  
　

消费者对新能源汽车的性能、续航里程和舒适性等方面的要求不断提高，促使汽车制造商加大对高速电机等高性能零部件的研发和应用力度，以满足市场需求，提升产品竞争力。

另外，随着材料科学和制造工艺的不断发展，例如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等先进器件的出现，亦为高速电机的性能提升和成本降低提供了有力支持。

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关于高速电机的研发，您是否有如下烦恼？

在电机以及电机控制器的研发过程中，我们通常会使用功率分析仪同步测试母线输入，控制器输出，以及电机的机械效率，用于同步分析各个环节的效率以及损耗。

但随着新能源汽车驱动电机的转速越来越高，在追求更高的功率密度的同时，也会带来一系列新的课题，例如：


  • 功率损耗实测数据和仿真数据出现差异，无法确定测试数据的真实性，如果造成误判，会影响后续的标定和开发工作。
  • 效率和损耗数据波动大，为了控制误差，需要采用数据平均化的功能，导致测试时间变长，引起电机过热。
  • 数据重复性差，今天测试和明天测试，亦或是换了一个测试环境后，同样的测试条件无法获得相同的数据，无法基于数据进行电机的改善。


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    造成以上原因的主要因素，就是电机控制器输出端的功率成分比较复杂，主要由以下三个部分组成：

    第一部分，是电机的驱动频率。这个部分属于低频域，一般不会超过10Khz。

    第二部分，是开关频率，即载波频率。载波和谐波构成了10k-1Mhz频率范围的功率范围。第三部分，是器件的开关损耗。这一部分对有功功率的影响不大，但是容易对测试结果造成混叠。

    如何获取真实准确的测量数据？

    如果想准确的测试电机控制器的损耗，必须要兼顾准确测试高频和低频的测试能力。

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    解决方案①“功率按频率分开“的功率谱分析

    目前常规的功率测试设备，主要针对电机驱动的基波和基波高次谐波进行分析，缺乏对载波以及载波的高次谐波进行分析的手段。如果要评估高频损耗，就需要能够把功率按照频率单独分开的功率谱分析功能，通过功率谱分析，我们可以了解高频域的功率特性，因此，可以测量开关频率的二次谐波、三次谐波和四次谐波以及高频域的功率特性。

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    解决方案②宽频带和精确的相位补偿

    在高频部分，会因为电流探头的角度延时特性，引起高频功率成分测量计算的误差，极端情况下会把高频正功成分误计算成负功，引起最终功率结果的误差和波动。因此，功率分析仪还需配合拥有顺滑的延迟特性，可进行相位角度的补偿和修正的电流传感器，才能最终实现高频功率的精准运算。

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    HIOKI日置兼具功率分析与电流检测高速电机研发的“好伙伴”

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