德国亚琛工业大学电机研究所(PEM)正在探索一种创新的绕线工艺,专门用于轴向磁通电机。该所所长阿希姆·坎普克教授指出,轴向磁通电机凭借紧凑的设计、模块化结构及卓越性能,已成为传统径向磁通电机的有力替代方案。然而,在需要高转速和极高转子速度的应用场景中,由于涡流损耗的存在,其整体效率仍面临挑战。
作为由德国联邦经济与能源部资助为期两年半的“REFORMAT”研究项目的一部分,PEM团队携手工业合作伙伴Röscher公司,致力于开发一种全新的生产流程。该流程旨在通过直接绕制定子铁芯,利用成型利兹线(litz wire)制造轴向磁通集中绕组线圈。项目主任大卫·德雷克斯勒表示,由于目前轴向磁通电机的应用范围有限,其技术成熟度和工业化程度较低,导致生产成本居高不下。因此,深入研发其生产工艺、提升技术成熟度并降低相关成本显得尤为迫切。
在该项目框架下,双方计划开发、构建并验证一套专用工艺站。该绕线方法需具备高度灵活性,能够适应多种线圈几何形状及不同绝缘系统的成型利兹线拓扑结构。同时,设计将充分考虑与前后工序的接口,确保该解决方案能无缝集成到现有的生产线中。
轴向磁通电机具有显著的紧凑特性。与传统径向电机不同,其定子磁场沿旋转轴方向分布而非径向,这种设计带来了更高的功率密度,从而大幅减小了电机的整体体积,使其外形更接近于圆盘。目前,这类电机主要应用于法拉利SF90 Stradale和兰博基尼Revuelto等高性能跑车,作为内燃机的辅助推进器。这些电机由英国Yasa公司提供,该公司于2021年被梅赛德斯 - 奔驰收购,此后已生产超过50,000台此类动力单元。在梅赛德斯旗下,概念车AMG GT XX曾搭载三台Yasa电机,并于去年创下多项世界纪录,充分证明了其动力链的高效性。
对于中国新能源汽车及电机行业而言,德国在轴向磁通电机制造工艺上的突破具有风向标意义,提示国内企业应关注高功率密度电机在高端车型及未来电驱系统中的应用潜力,并提前布局相关绕线自动化技术的研发,以应对未来市场对电机小型化与高效化的双重需求。
