采埃孚I2SM“内转子感应式同步电机”技术介绍

采埃孚（ZF）的开发了创新电动驱动系统——I2SM（内转子感应式同步电机），该系统旨在为未来提供可持续、紧凑和高效的电力驱动解决方案。I2SM不仅在效率和功率密度方面表现出色，而且由于其独特的设计，消除了现有技术的一些主要缺点，使其成为主轴和次轴驱动的理想选择，甚至适用于P4应用。此外，I2SM的独特设计使其成为唯一一款无磁电机，这进一步凸显了其在可持续性和技术创新方面的领先地位。

I2SM系统发展历程

普通永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motors, PSM）和感应电机（Induction Motors）在电动汽车应用中各自存在一些主要缺点：

• 普通永磁同步电机（PSM）的主要缺点：

1. 成本高：PSM中的永磁体通常由稀土材料制成，这些材料成本较高且供应可能受限。

2. 环境影响：稀土元素的开采和处理过程中可能会产生环境问题，如污染和生态破坏。

3. 温度敏感性：PSM的性能受到温度的较大影响，高温可能导致磁性材料退磁。

4. 机械应力敏感性：永磁体在受到机械应力时可能会失去磁性。

• 感应电机的主要缺点：

1. 效率问题：感应电机在转换电能为机械能的过程中，通常会有较高的能量损失，导致总体效率较低。

2. 复杂性和成本：感应电机需要一个复杂的控制系统来确保其正常工作，这增加了整体的成本和复杂性。

3. 启动性能：感应电机的启动性能通常较差，需要额外的设备来提供足够的扭矩尤其是在低速或静止启动时。

4. 控制难度：相对于其他类型的电机，感应电机的控制策略较为复杂，需要实时调节定子电流和频率。

分别激发同步电机（Separately Excited Synchronous Motor, SESM）被认为是在效率和扭矩密度之间最佳折衷方案的原因如下：

1. 可控性: SESM由于其独立的励磁系统提供了良好的可控性，可以通过调节励磁电流来优化其运行点，从而在不同的操作条件下实现高效率。

2. 高效区域广: SESM具有较宽的高效运行区间，可以在多种工况下保持较高的效率，这对于汽车驱动电机来说是非常重要的，因为汽车在实际驾驶过程中会面临各种各样的运行条件。

3. 扭矩密度: SESM能够在较小的体积和重量下提供较大的扭矩输出，这是因为其磁场和转子结构的设计使得电机能够更有效地利用其内部空间，从而实现高扭矩密度。

4. 无永磁体: 与普通永磁同步电机（PSM）不同，SESM不依赖于昂贵的稀土永磁体，这有助于降低成本和环境影响。

5. 低速性能: SESM在低速时可以提供稳定的扭矩输出，这是通过调整励磁电流来实现的，这一点对于汽车驱动电机特别重要，因为在城市驾驶和起步加速时需要强劲的低速扭矩。

6. 高动态性能: SESM由于其快速响应的励磁系统，可以提供高的动态性能，这对于汽车驱动来说是非常重要的，因为汽车在加速和减速时需要快速的扭矩响应。

采埃孚（ZF）基于SESM技术开发的I2SM驱动系统具有一系列独特优势：

1. 高效率：I2SM驱动系统特别设计以实现高效率，特别是在高速运行和实际驾驶条件下。

2. 紧凑性：由于其独特的设计，I2SM驱动系统结构紧凑，便于安装在各种不同的车辆平台中。

3. 持续功率提升：与传统的同步电机相比，I2SM提供了更高的持续功率，同时降低了拖曳损失。

4. 无磁铁设计：I2SM采用无磁铁设计，减少了对稀土材料的依赖，并有助于降低成本和环境影响。

5. 低摩擦损耗：通过感应激发系统减少摩擦损耗，使得I2SM在多种工况下均能保持高效运行。

6. 高速运行：I2SM支持高速运行，最高可达每分钟数万转（rpm），这使其适用于需要快速响应和高动态性能的应用场景。

7. 系统优化：I2SM能够与车辆的其他组件集成，实现系统级的优化，从而提高整体效率和性能。

8. 可持续性：I2SM的设计考虑了整个生命周期内的环境影响，包括原材料获取、制造过程、使用阶段以及最终回收利用。

9. 适用性广泛：I2SM不仅适合用作主驱动轴，还可以用于次要驱动轴或者插电式混合动力车辆的P4应用。

以下是采埃孚PPT报告英文版，请自行深度解读学习。