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贝博官网地址dian5广州车展唯一有趣的技术?扒一扒奔驰YASA轴向磁通

来源:贝博官方入口 作者:贝博平台客户端app │ 发表时间:2024-05-18 01:09:15

  2023广州车展上能让我觉得有意思的技术不多,准确来说应该有且仅有奔驰发布的YASA磁通电机,今天就来给大家简单扒一扒这背后的故事和对将来的畅想。

  (事先声明,我对三电技术的深度原理内容理解不一定准确,所以如果有说错的地方,欢迎大家在评论区一起沟通交流。)

  而不同于目前市售广泛的径向磁通电机,YASA上来就揪着轴向磁通电机,原因当然是因为在原理上,轴向磁通电机具有更高的功率密度、更小的体积和重量,这对于高性能车型来说无疑是百利而无一害。

  事实上轴向磁通电机并非是一项特别新颖的技术,最早可以追述到1821年迈克尔法拉第(Michael Faraday)发明的一种原始的盘式电机,那会儿就已经有了该类电机的雏形,而这么多年过去了,如果轴向磁通电机在原理上要比径向更强,为什么大家都不用?

  原因是在制造难度和精度上,轴向磁通电机要比径向磁通电机更难更复杂,同时需要控制的变量也更多,无法像径向电机那样通过堆叠层压片来制造,同时尺寸小了,对散热性能的要求也更高,所以在追求效率和产品一致性的量产产品上 ,大家还是不约而同的选择了径向磁通电机。

  放在燃油机上,听着是不是很像当年的转子发动机,各项数据都很强,但就是难以广泛量产使用。

  而千禧年后,精益制造工艺得到了长足的进步,YASA通过把磁通电机分割成若干个“极片”从而引入软磁复合材料,再配合SMC模压技术实现原来各种复杂的结构制造,降低成本和制造难度实现量产,但从目前的状态来看,YASA合作过的项目里,也没有大批量生产的案例,所以难度相对来说还是比径向电机更大的。

  2021年,YASA被梅赛德斯奔驰收购,成为旗下的一家全资子公司,职责是为奔驰的AMG.EA纯电动平台开发电动机,所以我大胆的猜测其中的原因:

  2. 从技术路线上来看,奔驰的加入能带来更大的生产和资金支持,对于这么“轴”的YASA来说是个不错的选择。

  3. 奔驰相当看好这项技术,并且有能力实现大批量生产进而应用于全系AMG产品,并且之后不仅AMG,可能其他产品也能加入豪华套餐,包括单卖总成。

  那么问题来了,轴向和径向,两个磁通电机有什么差异?单从名字上我们可以得知,这两个电机的根本差别在于磁通的方向。

  1. 磁场沿着电机的轴线方向传播,磁场方向平行于电机轴线. 通常电流在转子和定子之间以轴向方向传递

  如果还是搞不清楚的话,注意看这两张图中线圈绕的方向,也就是电流流经的方向,再用右手螺旋定则,拇指为电流方向,其他手指为磁场方向,就不难理解了。

  当然缺点肯定是有的,否则不会直到今天都没能很好的完成量产。轴向电机由于尺寸更小,同时在工作原理上,线圈一般沿轴向方向排列,这就需要更高精度的线圈布置和安装工艺来确保线圈的对称性和轴向方向的平衡,对于磁场控制精度要求更高,并且还需要考虑到稳定性和耐久性,整体加工精度也会随之提升,不仅转子定子本身,包括绕线、壳体等也是一样的。

  形象一点的解释,你可以把转子想象成一个风扇的扇叶,径向电机是扯着扇叶让它旋转,而轴向电机就是用另一个风扇对吹让扇叶旋转。

  事实上早在奔驰之前,YASA的轴向电机就已经搭载在一些车型上了,其中最著名的应该是2015年在日内瓦车展上发布的Koenigsegg Regera,这台1500hp的混动怪兽搭载了3个YASA的轴向电机,两个放后轴提供360kw/1600Nm的输出,另一台160kw/350Nm的电机负责连接发动机,负责启动、发电和扭矩补偿,而轴向电机特殊的大饼结构,就很适合放在发动机飞轮端。

  除了Regera之外,还有那第一台摘下派克峰爬山冠军的电车——Drive e0 PP03,以及像捷豹C-X75、法拉利SF90 Stradale、296GTB,不仅汽车,YASA的电机还能装在船、飞机、摩托上,这种大饼一样的结构貌似很适合当下的工业设计,想象一下,马路上的轮毂电机电驴如果都用轴向,那不就约等于瞬间从125cc变成1250cc,想想就很疯狂。

  但对于汽车来说,限制当下电动车发展的难点,几乎都集中在续航上,也就是电池技术,电机可以把功率做的很高,但电池跟不上,一样也无法满足使用需求,同时哪怕是尺寸更大的径向电机,对于以往塞发动机的汽车来说,那都算是相当迷你的,现在的民用车并不缺能塞电机的空间,所以对于车企本身来说,采用轴向电机并没有太多优势,还不如用价格更低的径向电机来压缩成本,提高性价比。

  而在工业上,设计和工艺越简单,越可以被大批量复制量产,这对于流水线成熟的今天来说,是极其简单的道理,所以相对来说更容易制造和控制的径向电机则成为了主流。轴向电机相对来说虽然更复杂,但我觉得奔驰的高层应该不蠢,既然整家公司打包买下来,那必然想清楚了未来的产品阵列应用,虽说奔驰目前只承诺了在AMG上会用,但随着技术发展和产线布局,我觉得其他车型应用这套电机的概率也不小,到时候就看奔驰是如何平衡制造难度、工艺优化和量产一致性了。

  其次是轴向电机天生的小型和轻量化,相比目前的径向电机更适合充当轮毂电机,来减小非簧载质量,保证性能的同时提高操控和稳定性,同时功率密度更大的轴向电机也能保证车辆在弯中发生载荷转移时,电机能有更多输出能提供给车轮,提高过弯速度。所以我大胆猜测一下,未来如果奔驰推出纯电大G,那么大概率也会采用YASA的轴向电机为动力源,包括其余的AMG车型,像EQS 等,用轴向轮毂电机也成为了可能。

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