旋转机

最小最轻的电机,如何让电动猛兽狂飙

发布时间:2023/11/14 13:42:09   
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历史总在重演它自己。

如今澎湃汹涌的潮流,也可能是昨天涨潮的又一次归来。

比如,人类对于汽车的喜好,总会重回到对动力的迷恋。

而对动力的迷恋,又离不开对核心动力器件的研习。

6月15日,梅赛德斯-奔驰全球首发了VisionOne-Eleven概念车。它明明靠颜值就可以获得众星捧月的地位,却依然要坚持在官图中费尽苦力来把自己的电机从躯体中「爆破」到阳光之下。

那这个叫做YASA的电机,想必就是这番大作的领衔主演。

与之前电动机领域关于材质和功能的单项「精炼」不同,YASA对于电动机的改变,是彻底重塑其形态的。

故事要退回年4月,YASA的创始人兼首席技术官TimWoolmer在牛津大学就读的第五周里,接受到了一项艰巨的任务,他参与到了设计、建造和测试世界上第一辆氢跑车的电力传动系统这一项目当中,因而需要寻找高扭矩、轻型的电机。但他很快发现,市面上的电动机都太重了,平均重量在50-kg之间,而他所需要的理想电机重量则是20kg。

经过对重点文献的调查之后,他发现一种称为环形轴向磁通电机的电机具备这一项目所需的全部特质,TimWoolmer说:「我的见解是,通过移除电机的定子磁轭并将其分成多个部分,我们可以减轻电机的重量,同时提高其扭矩、功率密度、效率和可制造性,使其在当时具有潜在的对于新兴的电气化产业的变革能力。」

激动的TimWoolmer甚至用盘式刹车和鼓式刹车来类比了轴向磁通电机与当今占电动车世界99%以上市场的径向磁通电机之间的形态和技术关系。轴向磁通电机直径大且轴向非常短,看起来就像是一个刹车盘,同时体积小巧、扭矩巨大;而径向磁通电机体积较大、扭矩密度低。

不过,当时想要制造出成熟的轴向磁通电机面临着极其复杂的技术挑战,其实早在年,MichaelFaraday就已经开发了一种原始的盘式电机,该电机已具有轴向磁通电机的形状,但在接下来的几十年中,一些核心技术迟迟不能得到突破。比如,由于转子绕组形式的变化,其需要将叠片缠绕成螺旋状,然后进行火花腐蚀,制造比较困难,而在当时的技术下,冷却、控制轴向气隙等也都是困难。

之后,一项核心技术的突破带来了转机,这项突破性创新是将轴向磁通电机分割为离散的「极片」,因此可以使用软磁复合材料(SMC)制造电机,SMC呈粉末状,可以低成本压制成各种3D形状。这消除了对复杂叠片的需要,克服了轴向磁通电机的主要制造挑战。它还极大地简化了绕组,并最终改变了机器的冷却能力。这大大提升了轴向磁通电机生产和商业化的可能性。

YASA电机的技术优势如此显着,以至于ISISInnovation(牛津大学旗下的技术转让公司)提出了商业化建议,牛津大学甚至直接投资了万英镑。年9月,YASA有限公司正式成立,致力于永磁轴向磁通电动机的商业化,在公司成立的第一年,销售额就达到了万英镑。

非常有趣的是,这段由TimWoolme自述的故事至今仍然可以在牛津大学工程师协会的

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