电动马达的效率和可生产性助力电动车的成功

电动马达(e-motors)是电动车(EV)动力系统的核心部分,将电池和逆变器的电能转换为推进所需的机械能。随着全球电动车的普及,电动马达市场价值自然会增长:根据《财富商业洞察》,从2024年的240亿美元增长至2032年的740亿美元。目前,该领域尚未完全统一在单一设计或电动马达类别上。或许最常见的是径向磁通设计:线圈呈圆柱形排列,磁场垂直于轴生成。

然而,汽车行业对更高扭矩和功率密度的追求也推动了对轴向磁通设计的投资:线圈排列相对平坦,磁场平行于轴。这种设计更简洁,一般来说效率更高。2021年,梅赛德斯-奔驰收购了轴向磁通电动马达制造商Yasa,以探索其下一代潜力。与此同时,其他汽车制造商如宝马继续在性能改进的径向磁通上投入资金。

同样在2021年,宝马与总部位于慕尼黑的初创公司DeepDrive合作,开发能够以此几何实现更大电动车动力和续航的新技术。2024年7月,DeepDrive的电动马达解决方案最终投入使用。双转子电动马达
“轴向磁通电动马达有很多优点,但大规模汽车项目很难且制造昂贵,”DeepDrive的联合创始人兼联席CEO Felix Pörnbacher说。

因此,径向磁通电动马达的更简单拓扑结构可能持续使其在实现电气化目标方面更具实用性。他告诉《汽车世界》,电动马达的转子规格可以在提升整体性能方面发挥关键作用。传统上,径向磁通电动马达有一个转子在定子内旋转,一个带有铜绕组的不动组件。在线圈内感应电流产生磁场,从而驱动转子旋转。DeepDrive的创新是在同一装置中放置两个转子——定子的内部和外部——并同时驱动它们。“这大大提高了活性材料的利用率,”

Pörnbacher解释说,“这意味着我们有一个具有更高扭矩和能量效率的电动马达,但仍然易于且经济高效地大规模生产。”DeepDrive声称是首个在一款产品中结合径向和轴向磁通马达优点的企业。其产品组合包括一系列不同型号变体,如适用于中型电动车的RM 1800(1800Nm扭矩和160kW功率)和适用于微移动车辆的RM 300(300Nm/18kW)。

Pörnbacher补充道,这些单元足够紧凑和轻便,适用于车轮内和中央驱动系统。助力电动出行的未来
虽然他称双转子马达的设计易于制造,但Pörnbacher指出,必须首先克服若干工程挑战。这些挑战包括散热、扭矩传递、电力电子和电机控制。DeepDrive专利解决方案的构建基于一种新的定子设计,带有特定的铜绕组以及用于控制两个转子操作的硬件和软件。

该概念在2024年4月获得了德国联邦经济事务和气候部颁发的创新奖。“解决这些问题是我们对电动出行发展的重大贡献,”Pörnbacher说。当被问及为何主要原始设备制造商(OEM)没有创造自己的解决方案时,他表示大批量电动马达生产是近年来才出现的现象,仅有“两到三代”深度。由于电动车转型的其他方面需要更迫切的关注,该领域为较小的创新者填补空白提供了空间。“电动马达是一个非常跨学科的领域。

你需要电气工程师和机械工程师、设计师、软件开发人员等。DeepDrive组建了一支专家团队,并允许他们承担较大公司未必允许的风险。”截至撰写本文时,DeepDrive暗示小批量生产可能最终在2026/27年开始,随后从2028年起进入大批量生产(10万辆)。大卫与巨人同行
随着电动车增长继续低于预期,许多汽车制造商试图在不危及已投资的电气化策略的情况下降低成本。

对几家大型玩家来说,这意味着要推迟从内燃机产品线转型的时间表,至少要等到生产和购买电动车更便宜。在Pörnbacher看来,DeepDrive的双转子马达的大规模生产能力是实现那个目标的一大步。电动出行不仅是大卫与巨人对抗,而是大卫与巨人同行
“提高电动马达效率并实现低成本和可大规模生产规模非常重要,”他强调,“现在对汽车制造商有很大压力,他们从制造的角度正在寻找这些特点。

另一方面,消费者希望解决续航焦虑及获得更便宜的电动车。借助更高效的电机,电池可以更小、更便宜,但仍达成相同的续航表现。归根结底,电气化主要是一个财务决策。”Pörnbacher认为,最重要的是,传动系统效率的追求是电动车最终进入主流市场的途径。在现有汽车制造商与初创企业社区之间搭建桥梁,将对实现这一目标至关重要。在合作的官方新闻稿中,宝马赞扬了DeepDrive对未来电动驱动的“令人兴奋的愿景”

及其和其他初创公司带来的“新视角”。“下一代成功的公司不会是那些自行越过现有企业的小型颠覆者,而是由OEM培育的创新初创公司,”Pörnbacher总结道,“电动出行不仅是大卫与巨人对抗,而是大卫与巨人同行。”