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高效电动机:轻型交通工具的新时代

2025年7月17日|文章

一项合作新项目成功研制出不含稀土的电机,且性能不受影响。

电动机行业正处于一个关键转折点。尽管永磁电机在轻型交通领域占据主导地位,在电动自行车、电动踏板车和微型车辆中的应用占比超过95%,但其对稀土材料的依赖正带来日益严峻的挑战。供应链脆弱性、成本波动以及环境问题,促使工程师们争相寻找既能保持性能又不妥协的替代方案。

在2025年柏林CWIEME展会上,两位欧洲创新者——来自IFP Energies nouvelles的米沙·米洛萨夫列维奇(Miša Milosavljević)和来自MOV’NTEC的文森特·马拉德(Vincent Mallard)——展示了一项突破性解决方案,该方案对传统工艺提出了挑战。该方案在实现近乎完美的电机效率的同时,几乎完全摆脱了对稀土元素的依赖。他们的研究成果标志着一场变革,有望重塑轻型交通工具的未来。
 

摆脱对稀土材料的依赖


对稀土材料的依赖程度之高令人震惊。IFP Energies nouvelles的米沙·米洛萨夫列维奇(Miša Milosavljević)解释说,在轻型和微型车辆领域,超过95%的应用都采用了含有稀土元素的永磁电机。这种极高的集中度使得该行业特别容易受到稀土供应链问题的影响。 这形成了他所说的“供应链高风险”。受行业摆脱这种依赖的动机驱动,MOV'NTEC与IFP Energies目前正在合作开展HeSy Mobility项目。米洛萨夫列维奇指出该项目的必要性,他表示:“我们有充分的动力提出欧洲替代方案,以努力保留欧洲的就业岗位。”

该项目由欧盟提供支持,应用范围涵盖L6和L7类轻型移动车辆(两轮和三轮车),以及农业应用和农业机器人。
 

基于磁阻的优化设计


该解决方案的核心在于米洛萨夫列维奇所描述的“一种创新型转子”,该转子利用了磁阻原理,这意味着即使没有永磁体,电机也能产生扭矩。该方案还采用了不含战略性重稀土元素的低成本铁氧体永磁体。

虽然铁氧体磁铁的性能和功率仅为同等钕磁铁的三分之一,但事实证明,它们“足以在指定参数下提升电机的效率”。结果如何?最高效率可达近96%,其中6kW型号的效率为94%。

定子设计同样代表了重大创新。“定子方面的创新是这款电机最显著的突破之一,因为通常情况下,我们采用多匝绕组,但并联导线却很少,”米洛萨夫列维奇解释道。“这种具有极高连续功率的空冷型电机,仅需两、三或四匝绕组,且并联导线数量超过20根。”这种设计方案虽然“对生产模具提出了极高要求”,却能实现卓越的空冷性能。
 

面向实际应用的智能设计


该系列电动机的设计理念是“延迟分级”,即仅通过增加组装的磁芯叠片数量来改变电动机的长度。这种设计方法产生了采用自然对流冷却的2kW、4kW和6kW三种型号。换言之,该设计不使用风扇。

效率的提升对于轻型移动出行应用而言尤为宝贵。“这对受限于低速的车辆至关重要,这类车辆几乎正处于这一战略领域,”米洛萨夫列维奇指出,并解释道,该设计“最大限度地降低了电池能耗,从而能够降低动力总成成本。”
 

欧洲制造业与可持续发展


该项目强调全程在欧洲生产。“我们所有工序都在厂内完成,包括绕线机、焊接机、磁化机等,”马拉德解释道。“在欧洲,我们可以找到业内顶尖的绕线机技术。”

环境影响评估结果令人瞩目。其生命周期评估显示,与亚洲生产相比,欧洲生产可将温室气体排放量减少高达75%。这得益于使用再生材料、铜、铝和钢,以及在生产过程中采取零废弃物的方法。

最重要的是,这些电机的设计充分考虑了报废后的可持续性。所有传感器、轴承,甚至定子均可维修,且只需拧下几颗螺丝即可轻松拆卸。米洛萨夫列维奇指出:“这种易于拆卸的结构设计,使我们在电机达到使用寿命后能够轻松、干净地回收材料。”

该项目仅仅是个开始。团队正在将研发范围扩展至15千瓦电机,同样应用于低压领域,并致力于自主开发电力电子设备。

通过证明高效率与摆脱稀土依赖可以兼得,这项欧洲倡议指明了这样一种未来:可持续出行无需在性能上做出妥协。这一突破或许终于为行业指明了一条摆脱稀土困境的道路。
 

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图片由Emobility Engineering 提供。
 

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地点

柏林国际展览中心,南入口,Messedamm 22号,D-14055 柏林,德国

开放时间

5月11日,星期二| 09:30 – 17:30

5月12日,星期三| 09:30 – 17:30

5月13日,星期四| 09:30 – 15:00