科创中国

如今汽车工业越来越发达，各大汽车零部件及传动部件厂商正在向未来进发，未来，动力传动一定汽车行业和工程机械排头兵，未来动力传动能否突破极限？让我们拭目以待！

今天让我们着重讲讲，动力驱动系统！

各位看官，本文较长，洗耳恭听！

展会名称： 28届亚洲国际动力传动与控制技术展览会

日期：2024年11月5-8日

地点:

上海新国际博览中心

浦东新区龙阳路2345号

参展 沪上小王→ 139 - 1798 -6994

展示内容:

机械和电气传动、流体传动与控制、机械零部件、弹簧、轴承的国际盛会

轴向磁通电机的技术创新和量产应用，或将有效解决电动汽车领域目前所面临的一些突出难题，比如轻量化、扭矩密度和人们最为关心的续航里程等。在奔驰汽车刚刚发布的Vision One Eleven概念车，以及此前已经面世的法拉利SF90 Stradale、296GTB和迈凯伦Artura等各种高性能车型上，整车驱动系统搭载应用的都是轴向磁通电机，这种电机也被各大超豪华汽车品牌认为是“目前高性能车通往电动化之路的最佳解决方案”。

虽然径向磁通电机让整个汽车行业进入了电动化时代，但是轴向磁通电机在各个方面的表现都更好：它们不仅更轻、更小，而且还能提供更大的扭矩和更大的功率，这种突破性的电机能够以更小、更轻的身躯创造出更强大的冲击力，从而为汽车设计师们打开一个充满可能性的全新世界。

径向磁通电机的扭矩与转子半径的平方成正比，而轴向电机的扭矩与转子半径的立方成正比，所以可以产生更高的扭矩数字；在输出功率相同的情况下，轴向磁通电机的体积比径向磁通电机小50%、重量轻50%，比如奔驰Vision One-Eleven纯电概念车所搭载的轴向磁通电机，重量仅为同等输出功率普通电机的1/3 。

体积重量上的优势不仅大大减少了电机生产所需要的铜、铁和永磁等材料的使用，而且可以让轴向磁通电机布置在更加狭窄的地方，比如汽车轮毂的凹口，从而减少变速箱、传动轴等零部件的参与，减少动能损失，因此驱动效率更高，扭矩补偿作用也更为直接。

同时，由于轴向磁通电机非常紧凑和轻便，安装它所需要的结构更少，这节省了更多的重量，而且它的转速不会达到像传统径向磁通电机那样高，因此可以没有减速齿轮，从而进一步降低系统总重量，其他子系统也可以从重量减轻中受益，比如刹车和冷却系统。总体而言，在效率和续航里程方面可以实现5-10%的提高。

奔驰轴向磁通驱动电机技术曝光

奔驰刚刚公布了新的概念跑车"Vision One Eleven"，这款车除了独特的造型和设计之外，还配备了四台驱动电机，每台电机可输出480马力，整车拥有1920马力的最大输出。配备的YASA新一代轴流电机在2021年10月被奔驰收购，将在奔驰的柏林-马林费尔德工厂生产，将成为性能细分市场下一个动力总成的核心。

目前99%的电动汽车都配备了径向磁通电机，但YASA的轴向磁通电机是径向磁通电机深度的1/3。由于元器件少，重量也是原来的1/3。更重要的是，这款紧凑型电机每台可产生 480 马力，比科尼赛克开发的同类型电动机多出145马力。

YASA 创始人兼首席技术官 Tim Woolmer 表示，“在传统的径向磁通电机中，电流垂直于旋转轴，而在轴向磁通电机中，电磁电流是高效的，因为它平行于电机的轴流动旋转，与径向磁通电机相比，它更强大、更耐用，能够达到全新的性能水平。”

而这种轴向磁通电机的好处不仅仅是“重量和尺寸”，而且还增加了安装自由度。以前必须安装在车辆前后中央的电动机现在可以安装在车轮内部，还可以用作制动器以有效地储存动力，并且也可以用作制动钳。由于不需要在车身侧安装电机，车厢和行李厢的空间更宽，车身本身的设计自由度也将得到提升。而这种轴向磁通电机的好处不仅仅是“重量和尺寸”，还有因此而增加的“安装自由度高”。

如果想法再大胆一点，可以把汽油车的发动机、变速箱、排气系统等拆下来，在每个轮子上装上这个轴向磁通电机，在某处空的地方装上电池和逆变器就可以快速制造出电动汽车，也可以使用汽油车平台制造廉价的电动汽车。

当然，车轮的扭矩矢量控制也可以用更高效、更简单的系统来完成。因为不需要安装差速器和驱动轴，前后轮可移动的幅度更大，实现前所未有的汽车运动将成为可能。扭矩矢量一直是一种“制动内圈，相对增加外圈扭矩”的被动控制，但有了这种轴向磁通电机，将可以更自由地控制前后左右的驱动力，并且有可能实现完全不同的性能维度。

换句话说，这种轴向磁通电动机具有无限的潜力，可以做到汽油发动机车辆无法做到的事情，并可以实现传统径向磁通电动机无法实现的布局。不仅有机动性，而且内部空间和承载能力将大大提高。

>>轴向磁通电机技术

大多数电机是径向磁通电机的一些变体，它使用铁芯定子和绕组来产生旋转磁场，从而在定子内移动转子。铁有助于集中和增加磁场强度，但它很重，给电机增加了很大的重量。在轴向磁通电机中，转子盘位于定子旁边，轴向磁力（平行于旋转轴的力）在转子中引起运动。轴向磁通电机通常具有较高的扭矩重量比，这使得它们非常适合电动汽车甚至航空等交通应用。

径向与轴向磁通电机

>>印刷电路板定子

Infinitum轴向磁通电机体积小、重量轻的关键是PCB定子。Infinitum的空气芯电机在定子中不使用铁芯和铜绕组。与传统电机不同，铜线圈直接蚀刻在PCB定子上，使得电机的重量和尺寸比传统设计少50%。在电动汽车动力系统应用中，来自牵引逆变器的驱动电流通过固定的PCB定子绕组产生轴向磁通量，从而移动转子并向前驱动车辆。

除尺寸和重量外，没有铁芯的其它好处还包括减少定子磁滞和涡流损耗，从而提高效率或每单位电量输入的物理输出。PCB定子还通过消除与传统电机中的铜绕组和绝缘相关的潜在故障点来提高电机可靠性。

铁芯与PCB定子

>>模块化设计可扩展

Aircore Mobility采用模块化设计，可在不改变核心电机结构的情况下根据应用的功率需求进行扩展。通过这种方法，可以根据需要组合多个PCB定子和转子，以满足应用的电力需求，从小型乘用车到特斯拉Semi等8级商用卡车。设计的灵活性使工程师能够试验不同的配置，快速添加定子和转子，以确定哪种配置最适合他们的功率和扭矩要求。

根据Infinitum工程副总裁Ramon Guiart的说法，与之前的机型相比，这种更高功率的可扩展性是Aircore Mobility的关键区别。Guiart表示：“不同之处在于我们能够实现的可扩展性。这些特定的单元大约为150千瓦或200马力。”

在成本方面，PCB定子可以使用广泛可用的标准电路板生产技术制造。

>>冷却高功率密度电机

增加多个转子和定子的能力使得Aircore电机能在功率上进行缩放，但在电机紧凑空间中的热量管理方面也存在挑战。对于Infinitum说，用油基系统取代空气冷却是应对这一挑战的答案。

轴向磁通电机高清大图赏析

>>YASA

亚洲动力传动与控制技术展览会（简称PTC）将于2024年11月5-8日在上海新国际博览中心隆重举行。

PTC于1991 年首次举办，历经31年、现已成为国际汽车工程领域公认的行业盛会及技术、产品展示平台。

参展 沪上小王→ 139 - 1798 -6994。

PTC 2024上海动力传动展预计将吸引100,000专业观众（人次）亲临现场参观洽谈。欢迎参展！