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奔驰量产轴向磁通电机,一个被遗忘的旧技术正在改变电动车

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你说电机,大部分人脑子里浮现的是那个圆筒状的、绕满铜线的东西。那是径向磁通电机——目前绝大多数电动汽车用的方案。它的工作原理挺好理解:转子在定子内部旋转,磁力线沿着半径方向穿过气隙。一百多年来,工程师们把它的效率压榨到了极限。

奔驰现在走向了另一个方向。

轴向磁通,有什么不一样?#

轴向磁通电机的磁力线是沿着轴向走的——说白了,转子像个飞盘,定子像两个夹住它的盘子。磁力线不是从中心向外辐射,而是从一个盘子穿到另一个盘子。

这个结构的好处很直观:

第一,。轴向磁通电机可以做得非常薄。传统径向电机像个易拉罐,轴向电机像个披萨盒。这个形状对电动车来说太珍贵了——你可以把它直接嵌进车轮里,或者藏在底盘的一个夹层里。

第二,扭矩密度高。因为磁力线穿过的面积更大,同样的体积下能产生更大的扭矩。奔驰的数据是:新的轴向磁通电机比同功率的径向电机体积小 40%,重量轻 30%。

第三,效率曲线平坦。传统电机在某个转速区间效率最高,出了这个区间效率就往下掉。轴向磁通电机的优势区间更宽,这意味着城市低速走走停停和高速巡航都能维持高水准的效率。

为什么现在才量产?#

轴向磁通电机不是新技术。它甚至比径向电机更早出现。之所以这么多年没用在汽车上,是因为制造太难了

径向电机的定子是一个圆筒,你可以在上面绕铜线,机器自动绕,良率高。轴向电机的定子是平面盘状的,绕线工艺完全不同,需要精密的端部成型和灌封技术。大规模生产时,废品率一度高得让成本无法接受。

奔驰的突破不在物理原理上——原理早就有人走过无数遍了——而在制造工艺上。他们研发了一套新的自动化产线,能把轴向定子的绕线和组装做到汽车级别的良率和节拍。

柏林工厂的意义#

奔驰在柏林附近的工厂已经开始大规模生产这种电机,首先搭载的将是下一代豪华电动车型。

这件事的意义不止于一家公司的产品线更新。轴向磁通电机如果真能大规模落地,它会改变电动车的整车设计逻辑。因为电机变扁了,设计师不用再为那个圆筒形的动力单元预留固定的空间。电池可以塞得更满,悬挂可以重新布置,车内空间可以完全重构。

这不是性能提升,这是工程范式的一个小转折。你做的底盘不需要再”绕开”那个电机了,电机本身就是底盘的一部分。

一个更安静的技术转折#

电动化浪潮的这几年,舆论的目光一直盯着电池——固态电池、钠离子电池、CTC 结构——好像电动车的一切都取决于能量密度。但电机本身的进化同样重要。电池决定你能跑多远,电机决定你用多少能量跑完这段路。

奔驰这次量产的轴向磁通电机,效率据说接近 97%。对比之下,主流径向电机的峰值效率在 93-95% 之间。3% 到 4% 的提升看起来不大,但它不挑工况,不是只在实验室里测出来的理想值。它在每一个红绿灯起步、每一次高速超车、每一次堵车蠕行里都在省电。

这些省下来的电量,叠加在几十万辆车、数百万公里的总里程上,是个不小的数字。

来源:Hacker News | Mercedes-Benz Media

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