軸向磁通電機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和量產(chǎn)應(yīng)用，或?qū)⒂行Ы鉀Q電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域目前所面臨的一些突出難題，比如輕量化、扭矩密度和人們最為關(guān)心的續(xù)航里程等。在奔馳汽車(chē)剛剛發(fā)布的Vision One Eleven概念車(chē)，以及此前已經(jīng)面世的法拉利SF90 Stradale、296GTB和邁凱倫Artura等各種高性能車(chē)型上，整車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)搭載應(yīng)用的都是軸向磁通電機(jī)，這種電機(jī)也被各大超豪華汽車(chē)品牌認(rèn)為是“目前高性能車(chē)通往電動(dòng)化之路的最佳解決方案”。

雖然徑向磁通電機(jī)讓整個(gè)汽車(chē)行業(yè)進(jìn)入了電動(dòng)化時(shí)代，但是軸向磁通電機(jī)在各個(gè)方面的表現(xiàn)都更好：它們不僅更輕、更小，而且還能提供更大的扭矩和更大的功率，這種突破性的電機(jī)能夠以更小、更輕的身軀創(chuàng)造出更強(qiáng)大的沖擊力，從而為汽車(chē)設(shè)計(jì)師們打開(kāi)一個(gè)充滿(mǎn)可能性的全新世界。

徑向磁通電機(jī)的扭矩與轉(zhuǎn)子半徑的平方成正比，而軸向電機(jī)的扭矩與轉(zhuǎn)子半徑的立方成正比，所以可以產(chǎn)生更高的扭矩?cái)?shù)字；在輸出功率相同的情況下，軸向磁通電機(jī)的體積比徑向磁通電機(jī)小50%、重量輕50%，比如奔馳Vision One-Eleven純電概念車(chē)所搭載的軸向磁通電機(jī)，重量?jī)H為同等輸出功率普通電機(jī)的1/3 。

體積重量上的優(yōu)勢(shì)不僅大大減少了電機(jī)生產(chǎn)所需要的銅、鐵和永磁等材料的使用，而且可以讓軸向磁通電機(jī)布置在更加狹窄的地方，比如汽車(chē)輪轂的凹口，從而減少變速箱、傳動(dòng)軸等零部件的參與，減少動(dòng)能損失，因此驅(qū)動(dòng)效率更高，扭矩補(bǔ)償作用也更為直接。

同時(shí)，由于軸向磁通電機(jī)非常緊湊和輕便，安裝它所需要的結(jié)構(gòu)更少，這節(jié)省了更多的重量，而且它的轉(zhuǎn)速不會(huì)達(dá)到像傳統(tǒng)徑向磁通電機(jī)那樣高，因此可以沒(méi)有減速齒輪，從而進(jìn)一步降低系統(tǒng)總重量，其他子系統(tǒng)也可以從重量減輕中受益，比如剎車(chē)和冷卻系統(tǒng)?？傮w而言，在效率和續(xù)航里程方面可以實(shí)現(xiàn)5-10%的提高。

奔馳軸向磁通驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)曝光

奔馳剛剛公布了新的概念跑車(chē)"Vision One Eleven"，這款車(chē)除了獨(dú)特的造型和設(shè)計(jì)之外，還配備了四臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)可輸出480馬力，整車(chē)擁有1920馬力的最大輸出。配備的YASA新一代軸流電機(jī)在2021年10月被奔馳收購(gòu)，將在奔馳的柏林-馬林費(fèi)爾德工廠(chǎng)生產(chǎn)，將成為性能細(xì)分市場(chǎng)下一個(gè)動(dòng)力總成的核心。

目前99%的電動(dòng)汽車(chē)都配備了徑向磁通電機(jī)，但YASA的軸向磁通電機(jī)是徑向磁通電機(jī)深度的1/3。由于元器件少，重量也是原來(lái)的1/3。更重要的是，這款緊湊型電機(jī)每臺(tái)可產(chǎn)生 480 馬力，比科尼賽克開(kāi)發(fā)的同類(lèi)型電動(dòng)機(jī)多出145馬力。

YASA 創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Tim Woolmer 表示，“在傳統(tǒng)的徑向磁通電機(jī)中，電流垂直于旋轉(zhuǎn)軸，而在軸向磁通電機(jī)中，電磁電流是高效的，因?yàn)樗叫杏陔姍C(jī)的軸流動(dòng)旋轉(zhuǎn)，與徑向磁通電機(jī)相比，它更強(qiáng)大、更耐用，能夠達(dá)到全新的性能水平?！?/span>

而這種軸向磁通電機(jī)的好處不僅僅是“重量和尺寸”，而且還增加了安裝自由度。以前必須安裝在車(chē)輛前后中央的電動(dòng)機(jī)現(xiàn)在可以安裝在車(chē)輪內(nèi)部，還可以用作制動(dòng)器以有效地儲(chǔ)存動(dòng)力，并且也可以用作制動(dòng)鉗。由于不需要在車(chē)身側(cè)安裝電機(jī)，車(chē)廂和行李廂的空間更寬，車(chē)身本身的設(shè)計(jì)自由度也將得到提升。而這種軸向磁通電機(jī)的好處不僅僅是“重量和尺寸”，還有因此而增加的“安裝自由度高”。

如果想法再大膽一點(diǎn)，可以把汽油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、排氣系統(tǒng)等拆下來(lái)，在每個(gè)輪子上裝上這個(gè)軸向磁通電機(jī)，在某處空的地方裝上電池和逆變器就可以快速制造出電動(dòng)汽車(chē)，也可以使用汽油車(chē)平臺(tái)制造廉價(jià)的電動(dòng)汽車(chē)。

當(dāng)然，車(chē)輪的扭矩矢量控制也可以用更高效、更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來(lái)完成。因?yàn)椴恍枰惭b差速器和驅(qū)動(dòng)軸，前后輪可移動(dòng)的幅度更大，實(shí)現(xiàn)前所未有的汽車(chē)運(yùn)動(dòng)將成為可能。扭矩矢量一直是一種“制動(dòng)內(nèi)圈，相對(duì)增加外圈扭矩”的被動(dòng)控制，但有了這種軸向磁通電機(jī)，將可以更自由地控制前后左右的驅(qū)動(dòng)力，并且有可能實(shí)現(xiàn)完全不同的性能維度。

換句話(huà)說(shuō)，這種軸向磁通電動(dòng)機(jī)具有無(wú)限的潛力，可以做到汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛無(wú)法做到的事情，并可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)徑向磁通電動(dòng)機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的布局。不僅有機(jī)動(dòng)性，而且內(nèi)部空間和承載能力將大大提高。

電動(dòng)汽車(chē)初創(chuàng)企業(yè)Infinitum推出Aircore Mobility motor3

電動(dòng)汽車(chē)初創(chuàng)企業(yè)Infinitum推出了Aircore Mobility motor3，這是一種軸向磁通推進(jìn)和牽引電機(jī)，旨在為乘用和商用電動(dòng)汽車(chē)提供更可持續(xù)的動(dòng)力，以及其它新興的電動(dòng)平臺(tái)，如航空、船舶和建筑設(shè)備。根據(jù)Infinitum的說(shuō)法，Aircore Mobility電機(jī)比具有同等額定扭矩的徑向磁通電機(jī)效率高10%，體積小50%，重量輕。軸向磁通電機(jī)設(shè)計(jì)通過(guò)使用獲得專(zhuān)利的PCB定子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，該技術(shù)需要的銅減少66%，而不需要較重的鐵芯。

效率的提高和重量的減輕意味著電動(dòng)汽車(chē)和其它電動(dòng)平臺(tái)的續(xù)駛里程范圍更長(zhǎng)，電池組更小、更便宜，充電時(shí)間更快。

軸向磁通電機(jī)技術(shù)

大多數(shù)電機(jī)是徑向磁通電機(jī)的一些變體，它使用鐵芯定子和繞組來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而在定子內(nèi)移動(dòng)轉(zhuǎn)子。鐵有助于集中和增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，但它很重，給電機(jī)增加了很大的重量。在軸向磁通電機(jī)中，轉(zhuǎn)子盤(pán)位于定子旁邊，軸向磁力（平行于旋轉(zhuǎn)軸的力）在轉(zhuǎn)子中引起運(yùn)動(dòng)。軸向磁通電機(jī)通常具有較高的扭矩重量比，這使得它們非常適合電動(dòng)汽車(chē)甚至航空等交通應(yīng)用。