前言

電動汽車是實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域零排放的一項(xiàng)前景廣闊的全球戰(zhàn)略。更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和電池的改進(jìn)（成本更低、續(xù)航里程更長）有助于電動汽車的發(fā)展。

三電是電動汽車動力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。汽車傳統(tǒng)設(shè)備制造商本著可持續(xù)發(fā)展的理念，走在電動汽車的前沿。

本文深入探討電動汽車電機(jī)領(lǐng)域的不同趨勢/發(fā)展。

推動發(fā)展的因素有哪些？

縮小安裝空間、提高功率密度、優(yōu)化冷卻概念和增強(qiáng)可控性是電機(jī)創(chuàng)新的主要驅(qū)動力，此外還有減少對稀土金屬的依賴，熱管理和電力電子等使能技術(shù)的創(chuàng)新。

汽車電機(jī)的傳動系統(tǒng)不僅要受到汽車結(jié)構(gòu)尺寸的影響，還要滿足復(fù)雜工況下的運(yùn)行條件。電動汽車電機(jī)要求高效率、輕量化、高功率密度、體積小、可靠和低成本。

此外，電動汽車電機(jī)還必須適應(yīng)車輛頻繁啟動、停止、爬坡、加速和減速的條件。這就要求汽車電機(jī)具有較寬的轉(zhuǎn)速范圍和較高的過載系數(shù)，以滿足低速或上坡時的高扭矩或低速低扭矩的性能要求。

新拓?fù)湓O(shè)計(jì)

軸向磁通電動機(jī)

軸向磁通電機(jī)是新興的重要電機(jī)類型之一，在電動汽車領(lǐng)域的發(fā)展勢頭日益強(qiáng)勁。與徑向磁通電機(jī)相比，軸向磁通電機(jī)在電動汽車設(shè)計(jì)上有許多優(yōu)勢。軸向磁通電機(jī)的磁通與旋轉(zhuǎn)軸平行（而徑向磁通電機(jī)的磁通與旋轉(zhuǎn)軸垂直）。軸向磁通電機(jī)可提供更大功率，同時重量密度更低。

在電梯和農(nóng)業(yè)機(jī)械等固定式應(yīng)用領(lǐng)域，該技術(shù)已使用多年，過去十年中，該技術(shù)已大幅度改進(jìn)，并應(yīng)用于電動摩托車、機(jī)場集裝箱、運(yùn)貨卡車、電動汽車甚至飛機(jī)。

梅賽德斯展示出強(qiáng)烈的采用意愿，投資收購 YASA 。這意味著廠商對軸向電機(jī)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生了更大的興趣。戴姆勒將在即將推出的 AMG 電動平臺中使用 YASA 電機(jī)，雷諾已與 WHYLOT 合作，從 2025 年開始在混合動力汽車中使用軸向磁通電機(jī)。

軸向磁通電機(jī)的功率密度通常超過 6Kw/kg，且效率很高。

該技術(shù)在未來幾年有望出現(xiàn)大幅增長，尤其是在高性能汽車和對功率密度要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域。

主要應(yīng)用領(lǐng)域：扭矩密度要求高且空間有限的應(yīng)用

關(guān)鍵挑戰(zhàn)：生產(chǎn)和熱問題

輪轂電機(jī)

新出現(xiàn)的電機(jī)配置之一是采用直接驅(qū)動機(jī)構(gòu)的"輪內(nèi)電機(jī)或輪轂電機(jī)"。它既可以是徑向磁通電機(jī)，也可以是軸向磁通電機(jī)。有幾家公司將其開發(fā)的電機(jī)稱之為輪轂電機(jī)，但這只是概念，大多數(shù)都安裝在遠(yuǎn)離車輪的位置，不如Eco-move Q 輪、日產(chǎn)葉片滑翔機(jī)概念等。Protean Electric、Elaphe 等公司是 IWM 的主要倡導(dǎo)者。

采用輪轂電機(jī)的公司：

Aptera Motors 發(fā)布了高效的 Aptera，一款采用Elaphe 輪轂電機(jī)的封閉式太陽能三輪車；

Lightyear 發(fā)布了一款采用輪轂電機(jī)的太陽能汽車Lightyear One；

Lordstown Motors 發(fā)布了一款四輪驅(qū)動皮卡車Lordstown Endurance，采用 Elaphe發(fā)動機(jī)；

以色列初創(chuàng)公司 REE 發(fā)布了一款 Corner 模塊，該模塊將發(fā)動機(jī)、制動、懸掛、軟件和電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)合在一起，并計(jì)劃將這四個模塊用于汽車運(yùn)輸和皮卡；

豐田的子公司日野汽車在 2019 年東京車展上展示了一款名為"FlatFormer "的 6×6 卡車底盤概念車，采用了類似的技術(shù)。

開關(guān)式磁阻電機(jī)

開關(guān)磁阻電機(jī)在零容錯應(yīng)用中經(jīng)過數(shù)十年的可靠性測試，且不含稀土，正在成為電動汽車應(yīng)用的新興替代產(chǎn)品。電力電子技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最新進(jìn)展正在推動開關(guān)磁阻電機(jī)進(jìn)入新的高能效應(yīng)用領(lǐng)域。

開關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)的一些重要發(fā)展包括：

Enedym Inc. 獲得 1500萬美元投資，以加快業(yè)務(wù)計(jì)劃的實(shí)施；

Turntide Technologies 籌集了 2.25 億美元，并收購了三家公司，以加快其市場化進(jìn)程；

Advanced Electric Machines 公司開發(fā)了HDSRM（高密度開關(guān)磁阻機(jī)），目標(biāo)市場是商用車領(lǐng)域。

SynRM-IPM

SynRM-IPM 已成為汽車行業(yè)小型電動汽車細(xì)分市場中另一種極具吸引力的電機(jī)類型。與其他牽引電機(jī)相比，它能提供更大的扭矩，同時由于空氣屏障，凸極效應(yīng)增強(qiáng)，轉(zhuǎn)速提升。

SynRM-IPM 是內(nèi)部永磁電機(jī)類型和同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子類型的組合，在低速和高速高效電動汽車應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了更理想的特性。在同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中加入永磁體的優(yōu)點(diǎn)是提高了電機(jī)功率因數(shù)，從而降低了電機(jī)定子歐姆損耗。

SynRM-IPM 的構(gòu)造包括在 SynRM 的一些空隙中放置小型永久磁鐵（通常是較簡單的鐵氧體磁鐵），以利用磁力和磁阻扭矩，同時最大限度地降低成本和反電動勢，從而減少永磁電機(jī)高速低效的弱點(diǎn)。

特斯拉 Model 3 配備了 SynRM-IPM 電機(jī)。特斯拉不是第一個使用這種電機(jī)的公司，但其版本被認(rèn)為是最好的電機(jī)之一。特斯拉的創(chuàng)新之處在于采用了分段式磁鐵（由四個部分組成，而不是常見的單塊實(shí)心磁鐵）。這有助于減少渦流，降低磁鐵過熱的風(fēng)險(xiǎn)。原始設(shè)備制造商已將 SynRM-IPM 用于混合動力和電動汽車。

審核編輯：湯梓紅