轴向磁通电机:下一代电驱技术突破

奔驰AMG GT XX概念车在意大利纳多赛道24小时累计行驶5479公里,创下电动车24小时最长行驶里程纪录,其核心动力来自3台轴向磁通电机。

轴向磁通电机是磁通方向与电机旋转轴平行的电动机,定子和转子呈盘状平行排列,结构扁平,也称盘式电机。

该技术具备结构紧凑、轻量化、高功率密度和高扭矩密度等优势。

奔驰AMG GT XX概念车所用单台轴向磁通电机质量不到28kg,厚度约8厘米,三台电机总输出超1000千瓦(1360马力)。

该电机由奔驰旗下YASA公司提供,其最新发布的轴向磁通电机峰值功率达750kW(1019马力)。

对比当前主流电机,比亚迪量产3万转电机峰值功率为580kW,小米V8s电机功率密度为10.14kW/kg,蔚来925V电机为14kW/kg,比亚迪为16.4kW/kg。

YASA轴向磁通电机功率密度高达59kW/kg。

轴向磁通电机因定子与转子平行叠放,转子直径更大,在相同作用力下可产生更高扭矩,进而提升功率输出。

其磁通路径更短,铁损更低,配合扁平绕组设计降低铜损,整体驱动效率更高。

与同性能径向磁通电机相比,在直径相近情况下,轴向磁通电机体积长度可缩小至1/6,扭矩密度提升4倍。

YASA正探索将高功率密度轴向磁通电机应用于轮毂电机领域。

单台750kW电机若用于四轮轮毂,整车峰值功率可达3000kW,总马力超过4000匹。

此外,通过增加逆变器系统并与能量回收结合,轴向磁通轮毂电机有望完全替代传统刹车系统。

YASA首席技术官Tim表示,该电机设计符合后轮刹车全部要求。

若实现全面替代,可省去机械刹车结构及油路系统,整车减重200—500kg。

但轴向磁通电机存在散热难题,奔驰AMG GT XX采用定子油冷+转子油冷双回路散热,制造复杂度高。

由于转子直径大,转动惯量和高转速离心力较高,对最高转速形成限制。

同时,制造精度要求高,定子与转子平行度控制严格,整体成本较径向电机高出30%—50%。

因此目前主要应用于高性能豪华电动车型。

法拉利SF90 Stradale混动系统中后轴采用轴向磁通电机。

兰博基尼Temerario混动系统含三台轴向磁通电机,前轴每台重约17kg。

阿斯顿·马丁Valhalla、迈凯伦Artura等超跑亦应用该技术。

国内方面,岚图已研发出中国首款乘用车轴向磁通电机,峰值扭矩680N·m,单电机重量28kg。

华为、宁德时代也均有自研轴向磁通电机披露。

作为下一代电驱技术,轴向磁通电机正逐步从概念走向实装,未来有望扩展至常规车型。

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