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新能源汽车驱动电机关键技术突破:开关磁阻电机的崛起
作者:an888    发布于:2026-03-14 03:04   

  新能源汽车驱动电机关键技术突破:开关磁阻电机的崛起驱动电机,作为新能源汽车不可或缺的三大核心部件之一,其性能直接影响汽车的等关键指标。因此,提升驱动电机的效率、功率及扭矩密度,同时确保其可靠性并降低制造成本,成为了产业界共同的研究焦点。

  在众多电机类型中,永磁同步电机凭借其高功率密度、高效率、小巧轻便的特性,已成为我国新能源汽车和混合动力汽车的主流选择。然而,其生产和应用高度依赖稀土资源,在国际市场上,欧美日韩的纯电动车和混动车型则多采用感应异步电机或永磁同步电机。值得注意的是,近年来,开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor或SRM)的研发进展迅猛,不少海外企业已纷纷加入这一领域的研究。

  2021年,Enedym,一家专注于电力驱动和电气化动力总成的初创企业,宣布获得由国际投资集团提供的1500万美元融资。该集团由多家战略投资者组成。这笔资金将主要用于加速开发其专利SRM电机技术,并进一步拓展在电机市场的份额。美国智能电机初创公司Turntide Technologies同年完成了8000万美元的融资,得到了包括比尔·盖茨和亚马逊等投资人的支持。他们希望通过高效开关磁阻电机技术替代传统技术,应用在楼宇、农业和交通等领域,以显著降低能源消耗。

  从原理和构造来看,电磁型电动机主要包括直流电动机、交流电动机和步进电动机。其中,交流电动机又可分为感应异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机。开关磁阻电动机的结构简单,由冲压成凸极形状的硅钢片叠压而成,这种特点使其在制造和维护方面具有显著优势。

  开关磁阻电机遵循“磁阻最小原理”,即磁通会选择磁阻最小的路径闭合,从而产生磁拉力,进而形成磁阻性质的电磁转矩。“磁力线具有力图缩短磁通路径以减小磁阻和增大磁导的本性”也是其工作原理的重要组成部分。这些原理决定了开关磁阻电机具有诸多优点,如大批量生产能力、坚固的结构、低廉的价格、较高的功率密度以及较低的冷却要求。此外,其成本优势也使得它在感应电机和永磁电机之间找到了一个平衡点。

  尽管开关磁阻电动机技术已有近两百年的历史,但真正开始广泛应用还是在上世纪60年代以后,得益于电力电子技术的发展。海外企业始终积极研发开关磁阻电机技术,近年来,各研究团队逐渐解决了其固有缺陷,例如扭矩脉动和噪音振动问题。通过优化输入定子的电流,可以通过降低噪音和振动来提升电机的效率。

  例如,东京理工大学的研究团队在一个60千瓦的SRM试验样机上取得了与永磁电机相近的95.5%的高效率。Turntide和Enedym公司采用了增加凸极数的方法来提升电机的扭矩密度,特别是在广泛的转速和扭矩范围内,其效率都超越了永磁电机。

  稀土资源的供应和价格波动是当前面临的主要挑战之一。尽管从全球稀土探明储量来看,完全能满足因碳中和而引发的全方位电气化的需求,但地缘政治因素和生态环境问题仍然引发担忧。而对于稀土储量并不丰富的欧美等国而言,加速研发不含稀土材料的开关磁阻电机成为了确保供应链安全的重要策略。

  在市场压力和政策引导下,国外企业在开关磁阻电机技术上取得显著突破,推动了相关技术的突破性发展。在碳中和大背景下,开关磁阻电机的应用日益广泛,成为汽车电气化转型的重要技术趋势。