这些突破性的电动机在更小更轻的包装中具有更大的冲击力。
电动汽车技术的一项新突破即将颠覆一切。轴向磁通电机(Axial flux motors)可以解决一些与电动汽车电机相关的问题,如重量和环境问题,同时还可以提高续航里程。YASA是目前处于这项新技术前沿的公司。这家奔驰旗下的公司最近在Vision One Eleven概念车上展示了轴向磁通电机,引起了业内人士的关注。尽管这项技术目前只用于超级跑车,但在未来几年里,很有可能会在普通电动汽车上看到这样的电机。
电动汽车行业目前几乎完全依赖于径向磁通电机(radial flux motors)。虽然这项技术确实给了我们一些强大的电动汽车,但轴向磁通电机在各个方面都更好。它们不仅更轻、更小,而且还提供更大的扭矩和更大的功率。这些突破性的电机在更小更轻的包装中具有更多的冲击力。轴向磁通电机可能是电动汽车行业规则的改变者,为汽车设计师打开了一个充满可能性的全新世界。
【资料图】
轴向磁通电机的优势
当涉及到电机设计时,传统的径向磁通电机包含一个相当重的支撑部件,称为定子轭。轴向磁通电机最大的创新之一是它们不需要轭架,这将定子铁质量减少了80%。因此,轴向磁通电机的功率密度是径向磁通电机的两到三倍。YASA公司开发的轴向磁通电机可以提供高达480马力的功率。
电动汽车已经以其巨大的扭矩数字而闻名,但轴向磁通电机会将其提升一个台阶。这一切都归结为轴向磁通电机的更大半径。由于扭矩是力乘以半径,因此,轴向磁通电机比径向磁通电机具有更大的扭矩数字。YASA公司的轴向磁通电机更进一步,采用更短,更优化的铜绕组。所有这些因素意味着YASA公司的轴向磁通电机的转矩密度是其他电动汽车电机的四倍。
轴向磁通电机不仅具有更大的扭矩密度,而且比径向磁通电机的体积小50%。紧凑的尺寸为汽车设计师打开了一个充满可能性的全新世界。我们已经在奔驰Vision One Eleven概念车上看到了这一点。
径向磁通电机的缺点之一是在绕组加热的强烈条件下,功率会降低。如果径向磁通电机像标准制动器,那么轴向磁通电机就像通风盘,能够处理更苛刻的条件。这是因为更短的绕组和直接油冷却。由于其设计,YASA公司的轴向磁通电机具有令人印象深刻的热效率优势。
轴向磁通电机实现了这些惊人的优势,同时机械上也不那么复杂。与传统的径向磁通电机相比,YASA公司的轴向磁通电机需要更少的铜、铁和永磁材料。这意味着更低的材料成本和更环保的可持续产品。
轴向磁通电机为电动汽车带来更大续航里程
虽然轴向磁通电机与径向磁通电机一样高效,但它们体积和重量的减小意味着整体效率更高。长期以来,笨重的电池、电机和相关部件一直阻碍着电动汽车的发展。轻型电动汽车效率更高,这意味着行驶里程更大。
YASA公司的轴向磁通电机可以对电动汽车的续航里程产生多米诺骨牌效应。由于轴向磁通电机非常紧凑和轻便,安装它所需要的结构更少,这节省了更多的重量。因此可以用一个更小的电池来实现同样的续航里程,从而进一步减轻重量。更轻的电池意味着它的支撑结构也可以减少。其他子系统也可以从重量减轻中受益,比如刹车和冷却系统。总体而言,在效率和续航里程方面可以实现5-10%的提高。
这项尖端技术起步缓慢
轴向磁通技术实际上已经存在了很长一段时间,但有几个原因导致它们直到现在才流行起来。迈克尔·法拉第早在1821年就发明了一种原始的圆盘电机,它已经具有轴向磁通电机的特性。他还试验了后来的径向磁通电机。
在接下来的几年里,这两种技术都经过了进一步的测试,它们都有自己独特的优势。然而,轴向磁通技术在实现商业可行性方面存在一个主要障碍。尽管有这些优点,但在当时那个年代,轴向磁通电机的制造复杂性使其难以推向市场。
轴向磁通技术也有其他挑战需要克服。该设计具有复杂的绕组以及较差的冷却能力。YASA公司最终突破了这一壁垒,采用软磁复合材料来制造电机。利用软磁复合材料的优点,简化了绕组,消除了复杂性,降低了制造成本,并改善了冷却。随着这些进步,轴向磁通电机的潜力暴涨。他们现在已经准备好为下一代电动汽车提供更好的性能,成本效益和增强的冷却能力。
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