下一代C63將會取消大V8發(fā)動機(jī),改為2.0T四缸發(fā)動機(jī)配電動機(jī)的混合動力系統(tǒng),這早已不再是新聞,AMG的頂級車系也將會用上混動系統(tǒng),配上73e的尾標(biāo)。
是什么讓一直以大排量發(fā)動機(jī),暴力輸出,堪稱德系肌肉車形象示人的AMG走上了電動化的道路?
排放?一部分,但并不是全部。畢竟AMG的份額相對奔馳整體相當(dāng)小,節(jié)能減排工作還不至于讓品牌的性能擔(dān)當(dāng)?shù)腁MG不得不做出削缸斷臂決定的地步,那么答案就很明確了,是性能,讓AMG主動擁抱了電氣化。
再來看看7月22日的梅賽德斯奔馳集團(tuán)公布的其最新電動化計劃表,從“電動為先”向“全面電動”轉(zhuǎn)型。除了從2025年起,所有新推出的車輛平臺架構(gòu)都將是純電動架構(gòu),公司生產(chǎn)的每款車型都會有純電動的替代方案,到2030年底全面完成電動化這些集團(tuán)策略之外,還額外提到了一項收購案:
通過垂直整合和收購超高性能軸向磁通電機(jī)專家YASA,提高電動傳動系統(tǒng)的效率。
這家YASA是何方神圣,為何又著重提及了軸向磁通電機(jī),它又有何魔力,讓AMG有了足夠的底氣擁抱電動化?
——法拉利首款插電混動旗艦跑車SF90的混動系統(tǒng)供應(yīng)商這個理由充不充分?
軸向磁通是相對于徑向磁通說的,我們目前絕大部分的電動車使用的電機(jī)都是徑向磁通電機(jī),其電機(jī)繞組產(chǎn)生的磁通方向垂直于電機(jī)軸線,是徑向的。而軸向磁通指的是定子繞組產(chǎn)生的磁通方向是平行于電機(jī)軸線。如何理解,讓我們簡單回顧一下高中物理學(xué)知識。
★ 電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
我們知道,電機(jī)最核心的構(gòu)造包括定子、纏繞在定子上產(chǎn)生磁場的線圈、轉(zhuǎn)子、軸承以及軸。外形一般呈現(xiàn)圓柱形,其內(nèi)部剖面結(jié)構(gòu)可以看上圖。
車用電機(jī)一般定子在最外側(cè),長這樣,是個大鐵圈,上面有著齒和齒槽,通電的線圈就纏繞在這些齒上:
看的更清楚一點:
根據(jù)我們高中物理知識,通電線圈產(chǎn)生的磁場方向用右手螺旋定則判斷:
這種線圈繞組的纏繞方式便會產(chǎn)生從圓心指向圓外,徑向的磁場。
而軸向磁通電機(jī)的定子上齒的位置以及線圈繞線方式和徑向磁通電機(jī)垂直,它的定子長這樣:
線圈纏上去之后長這樣:
這樣的線圈產(chǎn)生的磁場方向便是和電機(jī)這個圓柱體的軸平行了,故而被稱為軸向磁通電機(jī)。因為對比徑向磁通電機(jī),軸向磁通電機(jī)更短,長得像個盤子,因為也被稱為盤式電機(jī)。
★ 軸向磁通電機(jī)的優(yōu)劣勢
我們來看一下徑向磁通電機(jī)和軸向磁通電機(jī)的定轉(zhuǎn)子磁極示意圖,左邊是徑向磁通電機(jī),右邊是軸向磁通電機(jī)。
很顯然,在外部尺寸相同的條件下,軸向磁通電機(jī)的核心優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)子的直徑更大,它沿著定子旋轉(zhuǎn),而不是在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)。扭矩等于力乘以半徑,軸向磁通電機(jī)可以在相同的力下獲得更大的扭矩。這意味著對于使用同等量的永磁體和銅繞組材料,軸向磁通電機(jī)可以輸出更大的扭矩。
軸向磁通電機(jī)相對傳統(tǒng)的徑向電機(jī)可以提供 30% 的扭矩密度優(yōu)勢。
而且,YASA 電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還去除了定子磁軛,這也是YASA名稱的由來‘Yokeless And Segmented Armature’,從而減少了高達(dá) 80% 的定子鐵質(zhì)量。這項創(chuàng)新提供了超過 30% 的功率密度優(yōu)勢和 5% 的續(xù)航里程優(yōu)勢。
與高性能相對的,就是軸向磁通電機(jī)的高成本與高制造難度,這制約了軸向磁通電機(jī)的應(yīng)用。即使早在1821年法拉第發(fā)明的第一臺電動機(jī)便是軸向磁通電機(jī),誕生更晚的徑向磁通電機(jī)也還是得到了更充分的發(fā)展。
從結(jié)構(gòu)圖上可以看到,和徑向磁通電機(jī)不同,軸向磁通電機(jī)的定轉(zhuǎn)子會互相吸引,產(chǎn)生軸向力。都知道金屬抗拉不抗壓,軸向力是電機(jī)最怕的,輕則增大摩擦,加劇振動,重則軸承錯位脫落,軸斷機(jī)毀。因此,軸向磁通電機(jī)一般采用兩側(cè)雙定子,中間單轉(zhuǎn)子的設(shè)計,也有單定子雙轉(zhuǎn)子,多盤式等方案抵消軸向力。