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「NE独家」比亚迪正在推进励磁电机技术开发

NE时代新能源  · 公众号  · 新能源汽车 科技自媒体  · 2024-10-19 07:00

正文

NE时代通过多方获悉,比亚迪正在开发励磁电机,目前已经完成样机制造,转子样件合作方为某日资设备企业。当前技术路线尚未明确,但考虑到比亚迪拥有功率半导体自制能力,NE时代预计其采用非接触式无刷方案的可能性较大。

01.

励磁电机的驱动因素

虽然在新能源汽车发展的过程中,永磁电机后来居上占据了当今驱动电机技术应用的绝对主流。但感应电机和励磁电机并未消失,依旧在其擅长的领域得到应用。如感应电机在辅驱领域应用广泛,励磁电机则尤其在海外市场和车企中得到应用,典型的如宝马、日产、雷诺等,一定程度上实现对永磁电机的替代。

在性能对比上,励磁电机主要优势是在高速工况下的效率高于永磁电机,同时也没有永磁体退磁的风险。

而海外使用励磁电机还有一部分原因是处于政策的合规。就在今年4月,欧盟《关键原材料法案》正式生效。稀土金属作为关键原材料,根据法案要求到2030年,欧盟每年战略原材料需求量的10%来自本地开采,本地加工比例需达到40%,回收能力至少达到15%。在加工相关阶段,欧盟每年对每种战略原材料的需求中,来自单一第三国的比例不应超过65%。而稀土金属的产业链大多在东亚,因此企业为了合规寻找技术替代方式。励磁电机因为本身不含稀土,同时性能要高于感应电机,因此受到欧洲企业的青睐。

当前励磁电机开发也表现为欧系企业比较积极。除已经应用的宝马、日产、雷诺等车企外,Tier1企业,如采埃孚、法雷奥等也积极推动。

法雷奥一直是雷诺励磁电机的供应商,在2022年启动了下一代励磁电机的开发。就在最近,马勒与法雷奥达成合作,将共同开发高端市场励磁电机产品线,其中马勒将负责开发励磁同步电机转子。

国内企业由于市场需求限制,对励磁电机的应用较为缓慢。此前,在参与竞争宝马定点时,部分Tier1展示了自己的励磁电机方案,但还未最终批产。根据NE时代了解,随着未来出海的需求增加,国内头部Tier1,如汇川联合动力、华为数字能源、华域电动等企业也在推动励磁电机技术的开发。

02.

励磁电机转子发展的方向是非接触式

此前的励磁电机转子线圈供电采用的是滑环和碳刷,长期工作存在一定的磨损问题,同时磨损还会带来粉尘的问题。并且由于滑环的存在,体积也相对较大。

为了解决这个问题,未来的发展方向是采用非接触式的方式为转子供电。典型的方案是采埃孚在2023年推出的内转子式感应励磁同步电机I2SM,通过转子轴内感应励磁机传递磁场能量,并未采用类似宝马的碳刷,在保证性能的同时可靠性也有所提升。同时整个电机体积也有所降低,根据采埃孚公布的数据,轴向尺寸缩短约90mm。

采埃孚I2SM

马勒采用的方案是采用类似刹车盘形状的圆盘实现,虽然解决了非接触式供电问题,但体积并未得到改善。

另外,由于定子和转子需要同时供电,对应的集成式的功率模块也开始推出。安森美在去年的一份资料介绍中就提到了用于励磁电机的模块方案。与当前的功率模块相比,增加一个半桥,新增的半桥用于转子供电。

03.

潜在的设备机会

从当前的方案来看,励磁电机的定子还是主要以扁线方案为主,而转子则是采用圆线绕线的方案。后续励磁电机如果进一步应用,对应绕线设备的需求将会提升。

由于历史的原因,国内绕线设备主要集中在定子产品应用中。此前由于扁线定子的应用,绕线的设备需求并大受影响。从要求上来看,由于励磁电机是转子绕线,其工艺方案其实有别于定子绕线技术。主要挑战在于转子绕线对应的线型较粗,并且节拍要求也较高。普通的定子绕线设备企业很难满足。

作为国内电机设备行业的主流玩家,巨力自动化在2015年收购瑞士绕线设备企业ATS。据了解,ATS的核心技术针式绕线技术便是重点面向转子绕线方案来开发应用。此前宝马励磁电机转子的量产设备便来自于ATS。ATS此前也与奥迪共同开发转子绕线技术,后因为方案改变,虽未最终量产,但这其中积累了宝贵的经验。经过多年的团队磨合和技术消化,目前巨力自动化团队已经完全掌握转子绕线技术,并根据市场变化做出了相应的升级优化。当前已经能够支持客户进行励磁电机转子的开发和量产工作。

End.

随着市场的发展,励磁电机的关注度也在持续升温。从行业进展方面,国内当前还处于起步阶段。随着比亚迪的加入,未来励磁电机的应用极有可能在短时间内得到加速。由于历史原因,励磁电机技术发展以及产业链在国内还稍显不足,因此选择合适的合作伙伴也至关重要。

-END-



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