by【beta实验室】
你的电车高速猛掉电,重量还死沉死沉的,几乎已经没有再减重的空间了。因为固态电池迟迟没来,而电机的功率密度已经天花板了。但是,降低能耗却是永恒的刚需,更小电机尺寸,底盘才能装下更多电池,续航才能随便破千。所以,更薄更轻,功率密度更高,动力更强劲的轴向磁通电机,被认为会取代目前路上99%的径向电机。
但是,你晓得不?1821年,人类第一台电机,法拉第搞出来的,原型机就是轴向磁通圆盘电机!而现在满大街跑的新能源车上,却都是径向电机!连工业设备、家用电器等现在也都是通用径向电机!为什么?法拉第那台只是实验室演示样机,转一转玩可以,完全没有工程实用价值。不是原理不行,是当年的材料、机床加工水平根本hold不住它。
轴向磁通被称:贵族电机。双转子夹定子线圈的三明治结构,中间的线圈是绕在铁芯上的。
而铁心与两侧的永磁体转子会有巨大的吸力;这就是轴向不平衡磁拉力。两侧的永磁体相互去拉扯中间的定子铁心,如同拔河比赛。当组装精度达不到时,几百公斤甚至数吨的磁拉力,玩命的拉扯。要想有效的对抗这种不平衡力,早年的壳体刚度、轴承承载力根本扛不住。即使现在,也必须要用昂贵的轴承。成本10倍以上。
还有要命的气隙一致性。两片盘状定转子之间的气隙,但凡公差飘一点点,直接诱发巨大振动,严重的直接“扫膛”。砸场子!早年没有高精度CNC,全靠普通机床手工调校,量产一致性根本玩不转。线圈绕在铁芯上,高转速的电机频率很高,铁芯产生涡流发热,夹芯的密闭结构里,散热也是老大难,热量闷在夹层里面,就等着爆米花开锅吧。风险直接拉满。
所以市场上,圆柱形的径向电机目前一统天下。因为,这么大的强磁拉力,放在径向圆筒电机里还好,内外嵌套的圆筒结构,部分磁拉力可以互相抵消掉,轴承压力尚可。但是,放到轴向磁通电机里,双转子单定子三明治构型,这个问题直接被放大到极致。
所以,轴向想取代径向,第一要解决:强磁拉力。
这个拉力有多大?大到恐怖!讲到这儿,我必须掰开揉碎聊一个99%科普号一笔带过甚至根本不讲的关键点——钕铁硼强磁带来的恐怖轴向磁拉力。 咱们网上刷到过短视频,巴掌大一块钕铁硼,吸力就上百公斤,两块靠近“哐”一声猛撞,直接能把磁铁撞得粉碎,操作不当夹伤手,伤人,伤物都不是段子。如果放到大中型永磁电机里面,上百块钕铁硼磁钢堆在一起,装配的时候要对抗的磁吸力,轻轻松松几十吨,相当于好几台卡车的重量往一块吸。只要装配的时候,气隙出现一丢丢偏心,零点几毫米的偏差,磁力就会越偏越吸、越吸越偏。直接“扫膛”,磁钢崩裂报废。要知道钕铁硼这玩意儿材质脆得跟陶瓷差不多,一受冲击直接碎;而且还怕高温,过热直接不可逆退磁,电机直接废掉。
维修装配更是噩梦,断电之后磁钢磁性还在,铁制工具一不小心就被吸进去,铁屑吸进电机内部,直接造成短路、刮擦。行业里面管大中型永磁电机装配叫“心脏手术”,真不是夸张说法。
过去市面上绝大多数轴向磁通样机,想要扛住这股狂暴的磁拉力,两条路:要么壳体做的巨厚无比,把它的重量优势直接吃掉大半;要么上超精密加工、微米级装配工装,恒温车间堆成本,只适合做少量样机,根本没法放量走量产。
很多人只看到轴向磁通电机功率密度有多炸裂,却忽略:钕铁硼带来的轴向磁拉力,就是横在量产面前一道血淋淋的门槛。
好事来啦!我们团队深耕轴向磁通电机30年,崔哥的专利是直接干掉了铁心,因为我们的电枢线圈没有铁芯了。转子与定子之间就没有几百公斤的磁拉力了。
你看,强磁你再强,离开了铁板铁芯,你啥也吸不了。无论是转子也好定子也好,崔哥都不用铁了。强磁你很牛,也只能踢空气。
最重要的,轴承就可以直接用传统的便宜的普通深沟球轴承了。量产也没有难度,成本也不昂贵了。不用上天价特种轴承,从拓扑层面去缓解钕铁硼带来狂暴轴向吸力难题。
所以,你一定要相信中国工程师的智慧,在三电上,我们最强。
有不服的,下面留言聊聊。
如今铜很贵!下一期我们公开崔哥是如何做到定子不再用铜喽!!!!!!还有、还有,磁钢排列的Halbach海尔贝克阵列,非常神奇。
我是说人话的工科女,点赞关注,下期继续硬核。
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