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奔驰子公司突破无稀土轴向磁通电机技术,体积缩小2/3,扭矩翻4倍

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16. 一种新兴电机刷爆了网民的眼:无磁电机 无磁电机一无电刷,二无永磁体,主要通过电磁铁(电流通过线圈产生磁场)或磁阻等物理效应来产生动力。 发展无磁电机的主要原因是为了摆脱对稀土的依赖、降低成本并提高供应链安全。目前主要有以下几种技术路线: · 感应励磁同步电机 (I2SM):以采埃孚(ZF) 为代表。通过无接触感应将能量传到转子线圈产生磁场,无需电刷。特点是不含稀土,功率/扭矩密度能与永磁电机媲美,轴向尺寸比传统电机减少90mm,且减少了高速时的阻力损耗。 · 无磁感应/异步电机:以马勒(MAHLE) 为代表。同样通过无接触感应式动力传输,效率极高,在大部分工况下效率可超过95%,且无磨损、免维护。 · 同步磁阻电机 (SynRM):以亚琛工业大学等研究为代表。利用转子在不同方向上磁阻的变化产生转矩。优势是结构坚固、成本较低,材料成本可降低高达50%。 · 开关磁阻电机 (SRM):转子既无绕组也无永磁体,结构简单坚固,适合高速运转。 · 无磁直线电机:以苏州赛得尔(SDL) 为代表。开创性地提出了“无磁轨直线电机”方案,主要应用于工业自动化、精密运动系统等领域。 · VMSM 虚拟磁同步电机 使用​自研旋转变压器搭配力磁同步架构。依靠特殊绕组设计与电励磁,模拟永磁体磁场效果。适合电动车等场景。 ✨ 无磁电机核心优势 · 摆脱稀土依赖:这是最核心的优势,能规避稀土价格波动和供应风险。 · 成本降低:稀土材料成本高昂,无磁电机可显著降低原材料成本。 · 高效率:部分无磁电机(如马勒)在全工况下效率可超95%。 · 高可靠性:无接触式动力传输可实现无磨损运行,延长寿命、免维护。 · 环境友好:避免了稀土开采和加工带来的环境问题,减少碳足迹。 💡 主要应用领域 · 新能源汽车:最受关注的应用领域,可用于从微型车到商用车的各类车型。 · 工业与通用机械:适用于泵、风扇、压缩机、输送机等。 · 特种与精密环境: · 医疗设备:用于核磁共振(MRI)等对磁场敏感的仪器。 · 真空与半导体:用于超高真空环境及光伏、半导体制造。 · 高精度场景:无磁直线电机用于需要高定位精度的场合。 · 特殊电机:超声电机不产生磁场亦不受干扰,压电电机具有无磁性优势。

17. 中德轴向磁通电机功率密度差距的技术分析—口径不同,差距远大于表面数字 德国YASA(奔驰旗下)量产电机的整机功率密度为42 kW/kg(峰值功率550kW,整机重量13.1kg,重量包含外壳、转子、轴、轴承等全部部件)。中国盘毂动力联合中科院宁波材料所量产的电机,宣传数据为25.73 kW/kg,但该数值基于“有效功率密度”,即分母仅计算磁钢、绕组等核心发电部件的重量,不含外壳、轴、轴承等结构件。换言之,德国是在分母很大的情况下做到42,中国是在分母小得多的情况下做到25.73。若将中国产品按整机重量重新计算,其数值将远低于25.73,真实差距比表面数字更为悬殊。 YASA技术壁垒的含金量,YASA的42 kW/kg并非“取巧”——恰恰相反,它是在包含全部结构件重量的前提下,依然实现了极高的功率输出。这背后依赖三重核心技术: 第一,软磁复合材料(SMC),降低涡流损耗,提升高频工况下的磁性能; 第二,直接油冷技术,将冷却油直接注入电机内部与绕组接触,散热效率远超传统水冷; 第三,多级薄片盘式结构,将结构件的重量占比压缩到极致,使“整机重量”中有效材料占比极高。这些技术共同支撑了其在严苛口径下的高数值。 峰值功率与持续功率的差异,YASA的42 kW/kg对应峰值功率,公开资料显示该状态仅能维持约5秒;其连续功率密度约为27.6 kW/kg。中国产品宣传中强调高转速(18000 rpm)下的持续运行能力,但未公布峰值功率的持续时间。即便以中国产品的峰值状态对比YASA的连续状态,仍存在差距,说明双方在散热和热管理工程能力上仍有明显距离。 材料体系的自主化短板,YASA宣称不依赖稀土永磁体,通过纯电磁设计实现高功率密度,规避了稀土供应链风险。中国产品则依赖PGH高性能磁钢(含稀土),在材料自主化和供应链安全方面不存在潜在制约,这也是底层技术差距的一个缩影。 正视差距,明确追赶方向。综合来看,中德之间的差距是多维度、实质性的:统计口径不同加剧了数字误判,但即使统一口径,YASA的工程优势依然显著。中国产品率先实现规模化量产,在产业化落地和成本控制上具有现实意义,但功率密度这一核心性能指标的落后是客观事实。追赶的关键不在于宣传口径的修饰,而在于SMC材料、直接油冷散热、轻量化结构设计等底层技术的实质性突破。正视差距,才能找到真正的追赶路径。

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