小米超级电机获千万技术大奖！或引工程仿真技术创新浪潮

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
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导读：1月7日，在小米公司举行的千万技术大奖颁奖典礼上，“小米超级电机V8s” 项目组荣获最高奖项，成为全场焦点。更让笔者欣喜的是——小米将 “百万美金大奖” 升级为 “千万技术大奖”，奖金投入增加至 1000 万元人民币，这充分彰显了小米对技术创新的高度重视和对研发人才的大力支持。这一举措不仅能够激发小米内部工程师的创新热情，也向整个行业释放了积极信号，吸引更多优秀人才投身于技术创新的浪潮。

一、全球硬核科技-小米超级电机 V8s

小米超级电机 V8s 是小米完全自主研发、自己生产的一款高性能电机579。它的出现，刷新了全球量产电机的多项纪录，其转速高达 27,200rpm，位居全球量产电机转速第一；强度高达 960MPa；最大功率为 425kW，峰值扭矩为 635Nm，功率密度达到 10.14kW/kg，最高效率为 98.11%，在世界范围内处于顶级水平1612。这些卓越的技术参数，使得搭载小米超级电机 V8s 的小米 SU7 Ultra 在纽北赛道创造了惊人的成绩，成为其在赛道上称雄的关键因素。

小米超级电机 V8s出现，从行业角度来看，它为整个电动汽车行业的发展提供了新的方向和动力，促使竞争对手加速技术研发，推动行业不断向前发展。其在技术上的创新，如采用的 960MPa 特种硅钢片、双向全油冷散热技术、S 型立体油路设计、54 槽 6 极设计以及 8 层 Hairpin 扁线绕组等，申请了 155 项专利，已获得 60 项专利，为行业发展提供了宝贵的经验和借鉴28。从小米自身而言，这不仅是小米汽车硬核技术实力的体现，更标志着小米在追求成为新一代全球硬核科技引领者的道路上迈出了坚实的一步。

二、产品技术创新离不开仿真技术

在当今竞争激烈的电动汽车行业，技术创新是企业立足的关键，而小米超级电机 V8s 的问世，无疑是该领域的一项重大突破。小米超级电机 V8s 的创新成果丰硕，而这一切离不开仿真技术的有力支持。

从设计阶段开始，仿真就发挥了至关重要的作用。在定转子设计方面，通过仿真可以模拟不同的极槽配合、绕组形式和材料特性等对电机性能的影响。例如，小米超级电机 V8s 采用的 54 槽 6 极设计以及独特的 8 层 Hairpin 扁线绕组，在设计过程中，借助仿真技术对各种可能的方案进行了大量模拟和分析，最终确定了能够实现最高槽满率 77%、有效降低铁损并提升整体电机效率的最优方案。

在材料选择与应用上，仿真也功不可没。以 960MPa 特种硅钢片为例，在研发过程中，需要精确了解这种高强度材料在高速旋转和复杂电磁环境下的性能表现。通过仿真，可以模拟硅钢片在不同工况下的磁导率、损耗特性等，预测其对电机整体性能的影响，从而为材料的选择和应用提供科学依据，确保电机在高速运转中既能降低磨损，又能保证安全与稳定。

散热系统的创新同样依赖仿真。小米超级电机 V8s 的双向全油冷散热、S 型立体油路设计等先进散热技术，在研发时借助仿真软件对电机内部的热流分布、油液流动路径和散热效果进行模拟。通过不断调整设计参数，优化油液入口位置、流速、散热管道布局等，最终实现了散热效率提升超过 50%，最高温度下降了 30% 的良好效果，为电机在高转速、高负荷运行下保持稳定性能提供了保障。

图片来自电驱动之家

在电磁性能优化方面，仿真技术更是不可或缺。通过电磁仿真，可以精确计算电机的磁场分布、电磁力等参数，分析电机的效率、功率因数等性能指标。这有助于研发团队深入了解电机的电磁特性，发现潜在的问题并进行针对性的优化，使得小米超级电机 V8s 的功率密度达到 10.14kW/kg，最高效率达到 98.11%，处于世界顶级水平。

此外，在电机的整体性能测试与优化阶段，仿真也发挥了重要作用。它可以模拟电机在不同负载、不同转速下的运行状态，提前预测电机的性能表现和可能出现的故障，减少了实际测试的次数和成本，缩短了研发周期。同时，基于仿真结果的分析，研发团队能够有针对性地对电机进行优化和改进，进一步提升电机的性能和可靠性。

三、永磁同步电机DQ参数及效率MAP计算分析

作为一名电机工程师，先后在几家公司从事电机电磁设计工作，设计过航空起动发电机、永磁同步电机、空芯杯电机、轴向磁通电机等，兼备仿真能力、设计经验和电机理论，近日笔者在仿真秀官网独家创作的视频课程《永磁同步电机DQ参数及效率MAP计算分析》。冀以帮助电机电磁设计工程师、电机电磁、电控设计工程师、在校老师、本科/研究生和电机从业人员掌握这种技术创新方法。

本门课程主要围绕永磁同步电机DQ轴参量计算及电机效率MAP计算展开，其中，DQ轴参量可以由三种方式进行计算。第一种为自己根据从三相静止坐标系到两相旋转坐标系的变换矩阵，在输出变量中编辑相关计算公式；第二种为使用独立脚本“Electric Machines Solutions - R16.2”进行计算；第三种使用Maxwell的内置功能计算；电机效率MAP的计算也介绍了两种方式，第一种为使用独立脚本“Electric Machines Design Toolkit - R16.2”进行计算；第二种为Maxwell内置ACT Extensions中的“Machine Toolkit”进行计算。课程除了讲解软件的具体操作及相关设置参数之外，还重点讲解了从三相静止坐标系到两相旋转坐标系的计算方程，理论计算公式与独立脚本计算结果进行相互校核，使学习者清楚DQ轴参量的计算方法，加深对DQ轴参量物理含义的理解。

1、UDO-Average and RMS Solutions & Output Variables

在计算之前或之后设置好Average and RMS Solutions相关参数（极数、DQ轴对齐角度、绕组电阻、绕组漏电感），以及在Output Variables中根据3s/2r变换矩阵，设置好+D轴与+A轴的对齐角度，编辑出DQ轴相关参数，即可创建相关物理量的报告曲线，Output Variables和Average and RMS Solutions相互校核，计算公式清晰明了，物理含义明确，数据分析也更加深刻。

（1）DQ轴参量计算公式

+D轴与+A轴对齐角度为(Moving1.Position-7.5/180*pi)*np+pi，7.5(deg)为设置转子初始位置角，np为电机极对数，表达式以弧度（电）为单位，(Moving1.Position-7.5/180*pi)*np使得+D轴与-A轴对齐，+pi使得+D轴与+A轴对齐。

在坐标变换中，在数学上3行3列矩阵与3行1列举证相乘的结果仍然为3行3列矩阵，为使坐标轴相对应，在DQ轴增加0轴，在数学上给出0轴相关参数的计算结果，并在物理含义上予以解读。

相电压平衡方程式-矢量图绘制

端电压矢量=感应电压矢量+电阻电压矢量+漏感电压矢量，在Output Variables中依次编辑出相关公式，并取第二周期数据分别对其实部、虚部进行FFT变换，得到相应矢量图，进而求得基波电压与基波电流之间的相位差，该相位差的余弦值即为基波功率因数。对于全波功率因数，除Average and RMS Solutions计算结果之外，课程总结两种计算全波功率因数的方法，简单高效。

（2）仿真转矩与计算转矩

在DQ坐标系中，转矩方程为Torque=1.5*np*(Flux_d*Iq-Flux_q*Id)，与有限元仿真转矩高度吻合。

2、Machine Toolkits

（1）不同电压/电流/最高转速下外特性曲线

效率MAP计算完成之后，电流和最高转速可以向下Update，电压既可以向上也可以向下Update，一次MAP计算，即可得到不同电压、不同最大电流、不同最高转速的外特性曲线。

（2）云图显示-Efficiency Map Displayer

Machine Toolkits自带云图显示功能，X轴为转速，Y轴为转矩，Z轴可以为效率、电流、电压、各种损耗、功率因数、转矩峰峰值、DQ轴相关参量等，展示内容丰富，得到各个Z值在整个电机运行区间中的分布情况。

（3）云图绘制-第三方绘图软件

该软件不到30M大小，安装简单，使用方便，可以制作格式化模板，绘图用时少，直接使用map表格数据，很大概率上导致MAP云图的弱磁区域中的外轮廓不够光滑，云图不够美观且不符合电机实际情况，可将将TSC数据域map数据先合并再绘制云图。该软件另一个优点就是可以对效率数据进行统计，轻松得高效区的面积占比情况。

（4）ACT-计算效率MAP

Machine Toolkits以ACT的方式内置在Maxwell中，其基本操作与使用独立脚本并无二致，各种云图在Results中自动创建。对于数据结果的呈现，基本不需要使用者介入，但对MAP计算数据缺少统计和分析的功能。

四、我的配套视频课程

对于DQ轴参量及效率/功率因数等数据通过三种方式进行讲解，理论公式与有限元计算校核，明确数据计算方法，使学习者对结果数据的来源更加清晰，加深对电机性能参数的理解。对MAP的计算，讲解了使用独立脚本和ACT插件两种方法，对结果数据进行了解读，云图的呈现也提供了两种方法，使用上各有其特点，学习者根据自己习惯来选择使用哪种方式。