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国产轴向磁通电机量产:同样70度电池为何能高速多跑近100公里?



现在不少电车用户都会发现一个很现实的问题:看CLTC续航,两台车同样是70度电池,续航标注差距不大。可一旦上高速,长时间110km/h、120km/h巡航,两台车的实际续航就会拉开明显差距。有的车高速续航打折严重,有的车掉电速度慢很多。最近国产轴向磁通电机正式量产落地,很多测试数据显示,搭载这款电机的车型,同样70度电池包,高速场景下可以多跑出接近100公里里程。很多准备买车的朋友就好奇,同样容量的电池,为什么换一款电机,高速续航就能提升这么多?今天用大白话讲清楚轴向磁通电机的原理、优势,对比传统径向电机的差别,同时客观说明它的短板,帮大家看懂这项新技术到底是黑科技,还是单纯营销概念。

先搞懂我们现在绝大多数电车在用的电机类型:径向磁通电机。市面上95%以上的家用新能源车,搭载的都是径向磁通电机。简单理解它的结构,定子在外面,转子在里面,磁力沿着半径方向,从中心向外辐射。这么多年大规模量产,技术成熟、供应链完善,成本可控,低速工况能效不错,城市通勤代步完全够用。

但它有一个绕不开的短板,高速巡航的时候,效率会明显下滑。当车辆跑到110、120公里每小时,电机转速拉到很高,铁损、涡流损耗快速上升。电能没有全部转化成驱动车轮的动力,大量电能变成热量白白耗散掉。这就是很多电车高速续航“打骨折”的核心原因之一。电池放出的电,一部分用来发热,能驱动车辆前进的电能变少,续航自然缩水。

而这次量产的国产轴向磁通电机,磁力走向完全不一样。它的定子和转子是“圆盘对圆盘”的结构,磁场沿着电机转轴的轴向方向,也就是平行于转轴。转子就像两片圆盘,定子夹在中间。这种结构设计带来最核心的变化:在高转速区间,电机的工作效率可以维持在很高水平,不会像传统径向电机那样快速掉效。

这里就要对应标题里的核心疑问:同样70度电池,高速为什么能多跑接近100公里。
70kWh电池,代表电池储存的总电量是固定的。能跑多远,看的不是电池能存多少电,而是有多少电能真正传到车轮上。城市低速行驶,传统径向电机的效率本来就很高,两种电机差距不大。但是高速长时间巡航,径向电机损耗变大,很多电能变成热量;轴向磁通电机在高速区间高效工作区间更宽,电能浪费更少。

举个直观的例子。70度电池,高速行驶时,传统电机综合效率大概82%左右,轴向磁通电机可以做到92%上下。别看只是10个百分点的效率差,累积起来差距会被放大。假设高速百公里电耗,传统电机车型是22kWh/100km;搭载轴向磁通电机的车型百公里电耗可以降到16kWh出头。70度电池,扣除空调、电控损耗之后,有效可用电量大约62度。简单核算,62÷22≈281公里;62÷16≈387公里,两者差值接近100公里。这就是测试场景里多出近100公里续航的来源。

除了高速能效高这个最大亮点,国产轴向磁通电机还有几个附带优势。
第一,体积更小、重量更轻。同等功率下,轴向磁通电机厚度薄,重量相比传统径向电机能够减少20%~30%。电机本身减重,相当于整车减重。整车重量下降,进一步降低行驶能耗,属于连锁收益。机舱可以留出更多空间,留给电池包、空调、冷却管路,整车布局设计更灵活。

第二,扭矩密度更高。圆盘式结构,转子的有效作用面积更大,同等体积能输出更大扭矩。起步、超车的时候动力响应更快,不用把电机做得很大就能实现强动力。很多车主担心,追求省电会牺牲加速性能,轴向磁通电机可以兼顾动力和省电,高速再加速的能力不会变弱。

第三,散热结构更有优势。传统径向电机热量集中在定子内部,热量不容易散出去。轴向磁通电机圆盘结构,定子的散热面积更大,高速持续运转温升更低。高速长时间巡航,电机不容易过热,不会因为温度升高触发功率限制,动力输出稳定性更好。

很多人会疑惑,既然轴向磁通电机这么好,为什么到现在才开始量产?这项技术并不是刚发明,过去多年一直停留在实验室或者超跑、小众改装车上,最大的阻碍就是制造难度和成本。

径向磁通电机,绕线、装配工艺成熟,流水线大批量生产,良品率高,成本压得很低。轴向磁通圆盘结构,制造难点集中在几个地方。圆盘转子容易形变,两片转子盘的间隙必须做到非常均匀,间隙一旦不一致,会带来震动、噪音,效率直接下降。定子绕组工艺复杂,对材料、装配精度要求极高,生产线投入大,早期良品率偏低。

以前国外少数企业掌握轴向磁通量产技术,成本居高不下,只适合百万级别的超跑,家用车根本用不起。这次国产轴向磁通电机实现量产突破,就是解决了工艺、材料、装配的难题,把成本往下拉,才有机会搭载到普通家用新能源车型上,不再是奢侈品专属技术。

但是我们不能一味吹捧,轴向磁通电机也存在客观短板,不是完美电机。
第一个短板,低速工况优势不明显。城市里低速走走停停,传统径向磁通电机本身效率就很高,轴向磁通在这里的能效优势基本发挥不出来。如果你的用车场景基本都是市区通勤,很少跑高速,那换这个电机,日常续航提升感知不强。这项技术的红利,主要是经常跑高速、长途出行的用户才能体会到。

第二,制造成本依然高于普通径向电机。哪怕国产实现量产,材料和装配成本还是更高。最终会反映到整车定价上。搭载轴向磁通电机的车型,车辆售价大概率会贵一些。如果一年跑不了几次高速,多花的购车成本,很难通过电费省回来。

第三,NVH噪音控制难度更大。圆盘结构的转子,高速旋转下,震动、风噪的处理需要车企投入大量调校工作。如果底盘、电机减震设计不到位,高速行驶的电机噪音会更明显。电机硬件只是一部分,整车的降噪调校,同样考验车企的功底。

第四,维修配件配套还在起步阶段。传统径向电机保有量大,维修网点熟悉结构,配件充足。轴向磁通属于新量产产品,市场保有量低,一旦出现故障,维修方案、配件储备都还需要时间积累,后期维修成本存在不确定性。

接下来,我们区分清楚,哪些人适合搭载轴向磁通电机的车型,哪些人没必要为这项新技术买单。
适合的人群:经常跨城出行,每周或者每月要跑高速,节假日长途自驾多;高速续航缩水让你很困扰,不想频繁进服务区充电;预算充足,愿意为高速能效的提升买单。这类用户,70度电池多出近百公里的高速续航,会实实在在减少充电次数,长途体验提升明显。

不太建议盲目选择的用户:几乎只在市区代步,一年高速里程很少;购车预算紧张,优先控制落地价;车辆打算开3年以内就置换,很难把多花的购车成本通过省电省回来。这类用户,选传统径向电机车型,性价比更高,日常使用差距感知很小。

现在网上有几个流传比较广的误区,需要纠正。
误区一:轴向磁通电机上车,CLTC续航会暴涨。CLTC测试工况以中低速为主,两种电机差距不大,CLTC标称续航提升幅度有限。它提升的是高速真实续航,不是实验室NEDC/CLTC纸面数据,这点一定要分清,不要被宣传带偏。

误区二:轴向磁通电机可以完全消除高速掉电。任何电车高速行驶,风阻、滚阻都会消耗大量电量,不管什么电机,高速续航都会打折。轴向磁通只是减少电机自身的电能损耗,不能消除风阻带来的耗电,高速续航依然会比市区低。

误区三:国产轴向磁通技术已经完全成熟,没有任何问题。首次大规模量产,意味着要经过大量普通用户不同路况、不同气候环境的长期检验,长期可靠性还需要市场持续验证。

放到行业发展来看,新能源行业这么多年,电池能量密度提升遇到瓶颈。单纯靠堆更大电池包来提升续航,会带来车重上升、成本暴涨。所以行业开始转向提升电驱动系统效率,轴向磁通就是重要的技术路线。同样容量电池,通过提升电机效率,把电能利用率拉高,在不增加电池重量、不显著提升购车成本的前提下,改善高速续航痛点。

在这之前,很多车企优化高速续航,办法大多是降低风阻、换低滚阻轮胎、优化电控策略。但这些优化带来的提升幅度有限。电驱动系统的能效提升,是从能量转化源头减少损耗,增益更加可观。国产轴向磁通电机量产,也意味着国内电驱动产业链不再局限于模仿成熟方案,开始在底层电机结构上实现技术突破。

但也要理性看待,电机只是整车能耗系统其中一环。整车高速续航,是风阻系数、轮胎滚阻、电控策略、电池性能、空调耗电、整车重量共同决定。就算装上轴向磁通电机,如果车辆风阻很高,高速续航提升效果也会大打折扣。买车试驾的时候,不能单看电机参数,要综合整车的设计。

对于普通消费者,买车不用盲目追新。新技术固然吸引人,但核心还是匹配自己的用车场景。如果你很少跑高速,这项新技术带来的收益有限;如果你常年跑长途高速,那轴向磁通电机带来的高速续航提升,会是非常实在的加分项。未来随着产能爬坡,工艺进一步成熟,轴向磁通电机的成本会继续下降,会慢慢下放到更多中端车型,不再只是高端车型专属配置。

话题讨论:你跑高速时,电车续航缩水严重吗?你觉得轴向磁通电机这项新技术,会成为未来家用电车的主流选择吗?欢迎评论区留言交流,点赞关注,持续解读新能源汽车技术干货!

免责声明:本文基于公开技术资料解读,续航提升效果受车速、气温、空调等因素影响,不构成购车建议。