导语:上半年,在梅赛德斯奔驰2023年路演年报中我们提到:奔驰为获得更高效、强劲的动力性能,全资收购电机供应商YASA Motors,自研超高性能的无轭轴向磁通电机
目录
01 轴向磁通与径向磁通
1.1 分类与对比(相同点/异同点)
1.2 有轭轴向磁通电机的特征
1.3 无轭轴向磁通电机特征
02 理论分析:无轭轴向磁通电机的优势在哪里?为什么?
2.1 定子上的优势
2.2 绕组的优势
2.3 磁路上的优势(知识星球发布)
03 实践:无轭轴向磁通电机面临的挑战和解决方案(知识星球发布)
3.1 "热"的挑战和解决方案
3.2 机械结构上的挑战与解决方案
气隙均匀的挑战
离心力的挑战
解决办法
3.3 制造上的挑战和解决方案
Traxial实现大规模生产和低成本的思路:
04 无轭轴向磁通 - 为什么是驱动系统的未来?(知识星球发布)
1/3轴向长度
2倍功率密度/3倍扭矩密度
CO2足迹减少45%
05 在电动汽车上的关键应用(知识星球发布)
5.1 分布式双电机驱动系统
5.2 轮毂电机驱动系统
轴向磁通与径向磁通
下图是径向磁通电机(RF,左图) 和轴向磁通电机(YAF,中间/右图)拓扑结构:
图片来源:Traxial
那么,轴向磁通和径向磁通究竟有什么区别与联系呢?
从电磁角度来看,两者都基于相同的电磁原理工作,并且都具有铜绕组、铁芯和永磁体。
径向磁通拓扑:由圆柱形转子组成,该转子在圆柱形定子内部旋转,如左图。
轴向磁通拓扑:将单个转子圆盘放置在两个侧定子之间,或者将一个中央定子两侧的两个转子圆盘,如中图、右图。
1.2 有轭轴向磁通电机
下图是有轭轴向磁通电机拓:
图片来源:Traxial
a). 结构相对容易制造或组装
b).与径向磁通电机相比,具有更高的扭矩密度
a).更低的功率/扭矩密度。与无轭轴向磁通相比,其功率和扭矩密度较低,这主要是因为:
b).效率较低:由于双轭中的铁损,导致铁磁材料在交变磁场中产生了更多能量损失
1.3 无轭轴向磁通电机
下图是无轭轴向磁通电机拓扑:
图片来源:Traxial
解释下特点和优势:
02
无轭轴向磁通电机的优势在哪里?为什么?
减少定子铁损 -> 提高效率
质量更低 -> 更高的功率/扭矩密度
更低的二氧化碳足迹:由于效率的提高和质量的降低,这种电机在生产和使用过程中产生的二氧化碳排放也会减少,大约减少45%
径向磁通电机的电磁通量必须在定子和转子中"弯曲";轴向磁通电机中电磁通量通过定子沿直线传递至转子,路径更短
a). 节省铜材:使用这种绕组方式,可以节省高达50%的铜材。进一步带来优势:
降低铜损:由于铜的使用量减少,因此铜的损耗也会降低。
提高电流密度:紧凑的绕组设计允许更高的电流密度,从而提高电机的性能。
提高扭矩密度:这意味着电机在相同体积下可以产生更大的扭矩。
减轻质量:由于铜材的减少,电机的整体质量也会降低。
提高功率/扭矩密度:在相同体积下,电机能够产生更高的功率和扭矩。
降低二氧化碳排放:由于效率的提高和质量的降低,这种电机在生产和使用过程中产生的二氧化碳排放也会减少。
2.3 磁路上的优势
(知识星球发布)
下图解释了为什么轴向磁通电机会获得更高的扭矩。进一步解释下...
下面我们针对轴向磁通电机的面临的几个关键挑战和解决方案继续聊一聊:热的挑战、结构上的挑战、制造商的挑战...
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2024年8月4日 晚
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