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汽车电机的未来?轴向磁通技术,西瓜重量电机可以产生300马力

2024-02-02 10:574300

在各大品牌转型电动车后,都遇到了不同的问题,对于运动品牌来说,首当其冲的就是电动车的重量,想要高续航,车重轻松突破2吨,直接影响车辆的操控灵活性,虽然加速快了,但操控精准度和灵巧度不可同日而语,如今一些品牌则将减重方向放到了电机上,为电动车带来新的思路,这就是新型轴向磁通电机。

汽车电机的未来?轴向磁通技术,西瓜重量的电机可以产生300马力

轴向磁通电机和常见径向磁通电机的区别

当前市售的电动车基本都是由径向磁通电机提供动力,这类电机效率高且相对容易生产,根据其工作原理,它们需要呈桶形的磁铁和线圈,才能为汽车提供足够的动力。相比之下,轴向磁通电机像飞盘一样更小、更扁平,在重量更轻的情况下,做出类似的动力数据。这是因为磁铁有不同的排列方式。轴向电机中的磁力平行于电机旋转轴,而不是垂直或径向传播,简单来说,两者的区别就像水桶和盘子。

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与其他电动车技术一样,轴向磁通电机并不是一个新想法。早在18世纪,迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 就提出了这个想法,蒂姆·伍尔默最终研发出了无轭分段电枢轴向磁通电机。他于2009年成立了一家名为 YASA 的公司,与汽车制造商签署了多项协议,2021年,这家公司被梅赛德斯-奔驰收购。

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轴向磁通电机的优点

伍尔默决定研究轴向磁通电机的初衷就是缩小电机的尺寸,与功率输出接近的径向电机相比,从纸面上看,这种设计可以减少30%的尺寸,并显著减轻重量。当然一台电机并不能决定什么,但如今的高性能车搭载2-3个电机,甚至4个电机,这就带来了较大的影响,重量可以减轻100-300公斤,对操控和能耗产生直接的影响。

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从动力总成的角度来看,如果像电机这样的部件可以减轻重量、缩小体积,那么意味着支撑电机的所有部件都可以变得更轻、更紧凑。比如车辆的副车架设计和衬套等,都将改变,作为一个系统,汽车可以变得更高效。

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轴向磁通电机存在的问题

轴向磁通电机虽然更紧凑,但与目前常见档位径向磁通电机相比,前者更难以批量生产。此外,轴向磁通电机由于没有制造商的投资,生产工艺也较为落后,YASA公司早期采用了软磁复合材料,使用简单的工具将其压成三维形状,不用工业化的堆叠叠片,但压铸机需要较大的压力,YASA公司只能生产手掌大小的材料,限制了电机的输出,YASA用于制造电机的工具70%由YASA自己定制。

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2010年,YASA首次与制造商合作,为捷豹C-X75混合动力概念车制造电机,2015年为柯尼塞格Regera插电式混合动力超跑提供电机,这是第一款采用轴向磁通电机技术的量产车,后续公司又接到了法拉利和迈凯伦的订单,但混动超跑的生产数量有限,轴向磁通电机一直没有大规模量产。

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为何轴向磁通电机是电动车的未来?

轴向磁通电机造型扁平,非常适合安装在发动机和变速箱之间,也就是混动车常见的变速箱钟形罩内,因此早期作为高性能跑车的试验台。

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和内燃机的发展之路一样,早期都是盲目增加排量和气缸,比如到上世纪八十年代,一些美系车拥有超过5L的排量,但动力只有200马力不到,很快被欧洲的小排量涡轮增压发动机击败,目前电动车仍然追求加速能力,但当大家都可以做出3秒左右的百公里加速成绩,运动品牌就需要再重量和尺寸上做文章,电机小型化和减重是电动车的下一个发展方向。

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要做更灵巧的操控,不能一味简单地在汽车中塞入更多电池和电机,随着电池的改进、架构的优化以及子部件重量的下降,未来的电动车将拥有和燃油车接近的重量水平。

YASA新一代轴向磁通电机

奔驰收购这家公司后,已经在概念车上展示了新电机,未来将装配在奔驰EQ系列电动车上,而其他品牌也将跟进,YASA的新一代轴向磁通电机正在开发中,功率密度达到新的水平,1kg的电机就可以产生40马力,也就是说,一台想要达到300马力的车,只需一个普通西瓜重量的电机(7.5kg)就可以,而一台300马力的V6内燃机加上多档位变速箱,至少200kg以上,两者之间相差30倍左右。

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选车侦探观点:在电池追求能量密度的同时,电机也开始追求功率密度,电动车的下一步就是继续减重,降低能耗的同时带来更灵巧的操控性能,车身重量也直接影响悬挂设计、刹车距离和轮胎磨损等,你觉得轴向磁通电机会取代现在的径向磁通电机吗?欢迎讨论。


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