軸向磁通電機與傳統徑向磁通設計有著根本區別。
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中國盤古動力(Pangoo Power)與中國科學院寧波材料技術與工程研究所合作,基于專為該電機架構開發的永磁材料,打造出一個全新的軸向磁通電機平臺。據開發方介紹,這種材料在提升磁能性能、高溫穩定性和機械強度的同時,仍適合大規模量產。該技術正吸引越來越多關注,因為軸向磁通電機與傳統徑向磁通設計截然不同:軸向磁通電機的磁通并非從中心向外輻射,而是平行于轉軸傳導。
這種盤式結構縮短了電機總長度,并使轉矩產生位置更靠近外緣,從而在減輕重量的同時,輸出更高的轉矩和功率密度。這對電動汽車、人形機器人和新興的電動飛行器而言,是關鍵優勢所在。
現代材料讓百年電機設計重獲新生
雖然軸向磁通電機常被視為前沿技術,但其概念可追溯至19世紀邁克爾·法拉第最早的電動機實驗。然而在此后數十年間,受限于磁性材料、制造精度及功率控制系統,這一設計基本停留在無法實際應用的階段。據報道,近年來永磁材料、電力電子技術和高精度制造工藝的進步改變了這一局面,讓工程師得以重新審視這一架構,并釋放出過去在商業應用中難以企及的性能水平。
據中國研究人員介紹,與輸出功率相當的傳統電機相比,軸向磁通電機設計可同時將重量和軸向長度削減約50%。體積和重量的減少使該架構對電動汽車極具吸引力,因為動力總成的緊湊性是電動汽車的關鍵設計約束。通過縮小電機的空間占用,制造商能夠釋放出寶貴的底盤空間,提高整體布置效率,并有可能通過更優的系統集成來提升車輛性能和續航里程。
突破性材料強化高負載電機運行
針對這種新型磁材的近期工程研究,聚焦于突破阻礙軸向磁通電機更廣泛應用的幾項長期障礙。研究人員通過精細調整磁性配方、設計更受控的微觀結構,并增強抗高溫能力,以抑制持續高速高負載運行時的退磁現象。這些改進對于在嚴苛工況下保持穩定性能至關重要——過去,熱應力和磁性能衰退一直制約著電機效率和長期可靠性。據報告,最終面向量產的這款電機在每分鐘超過18000轉的轉速下,功率密度可達25.73千瓦/千克。研究人員指出,高轉速與大功率輸出的結合,足以支持要求嚴苛的電動汽車應用場景,包括持續高速巡航和頻繁的急加速。
這些成果的誕生正值中國汽車制造商在多種技術路線下持續快速推進電機技術之際。小米汽車最近透露,其小米YU7 GT將搭載升級后的HyperEngine V8S EVO動力系統,這是其前代V8S系統的進化版。該電機最高轉速可達每分鐘28000轉,并采用自研碳化硅(SiC)功率模塊,使輸出功率提升5.9%。小米還特別提到使用了0.15毫米超薄硅鋼片,并公布了98.38%的峰值效率。
中國電驅領域的最新進展,也凸顯出行業正朝著更高輸出功率和更加多元化的電機架構大力邁進。比亞迪已推出了一款240千瓦的驅動電機,正越來越多地搭載于價格更低的電動汽車細分車型,這反映出價格親民的強大動力總成正成為一種趨勢。
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