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電動車馬達設計發展新興趨勢

 

現今電動車馬達發展趨勢為縮小安裝空間、提高功率密度、優化冷卻概念等,不同車廠有其選擇考量,如Benz收購馬達公司YASA,足見馬達技術創新在電動車所扮演的角色。

(微信20250214)

        電動馬達的傳動系統不僅要受到汽車結構尺寸的影響,也須滿足複雜工況下的運行條件,縮小安裝空間、提高功率密度、優化冷卻概念和增強可控性是馬達創新的主驅動力。

       此外馬達必須適應車輛頻繁啟動、停止、爬坡、加速和減速的條件,馬達需具有較寬的轉速範圍和較高的超載係數,以滿足高扭矩等性能要求。

       近年新興電動馬達拓樸設計簡述如下:

  • 軸向馬達

       軸向磁通馬達是新興的重要馬達類型之一,在電動汽車領域的發展勢頭日益強勁。與徑向磁通馬達相比,軸向磁通馬達在電動汽車設計上有許多優勢。軸向磁通馬達的磁通與旋轉軸平行(而徑向磁通馬達的磁通與旋轉軸垂直)。軸向磁通馬達可提供更大功率,功率密度通常超過6Kw/kg,且效率高,在相同輸出功率前提下,軸向馬達體積只有三分之一,永久磁鐵和電磁鋼片用量也只有徑向馬達之三分之一。

       從Benz收購YASA,意味著廠商對軸向馬達在電動車領域的應用產生極大興趣。此外戴姆勒將在即將推出的AMG電動平臺中使用 YASA馬達,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馬達。該技術在未來幾年有望出現大幅增長,尤其是在高性能電動車和對功率密度要求較高的應用領域。

  • 輪轂馬達

       新出現的馬達配置之一是採用直接驅動機構的「輪內馬達或輪轂馬達」,既可以是徑向馬達,也可以是軸向馬達。目前大多屬於概念,且多半安裝在遠離車輪的位置,如豐田的子公司日野汽車展示了一款名為「FlatFormer」的6×6卡車底盤概念車,採用了類似的技術,荷蘭Lightyear亦發佈了一款採用輪轂馬達的太陽能汽車Lightyear One。

  • 開關磁阻馬達

       開關磁阻馬達在零容錯應用中經過數十年的可靠性測試,且不含稀土,正在成為電動汽車應用的新興替代產品。電力電子技術和物聯網領域的最新進展正在推動開關磁阻馬達進入新的高能效應用領域。

  • SynRM-IPM馬達

       Tesla的Model 3配備了SynRM-IPM馬達,其版本被認為是最好的馬達之一。Tesla的創新之處在於採用了分段式磁鐵(由四個部分組成,而不是常見的單塊實心磁鐵)。這有助於減少渦流,降低磁鐵過熱的風險。原始設備製造商已將SynRM-IPM用於混動和電動車。

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