咱們中國(guó)近幾年的科技樹,簡(jiǎn)直是“百花齊放”。天上的、地下的、家用的……各種黑科技層出不窮。尤其是這些年在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,咱們國(guó)家彎道超車,走在了新能源汽車的前端,甚至可以說引領(lǐng)了世界新能源的發(fā)展。
而實(shí)際上,也是直到現(xiàn)在有些人都不愿意換汽油車的原因,就是續(xù)航。對(duì),沒錯(cuò),想讓新能源汽車跑得更快,更穩(wěn),走進(jìn)千家萬戶,甚至今后讓你家的人形機(jī)器人更持久、更靈活,亦或者是未來飛行汽車能更快從圖紙落地,我們邁不過去的一個(gè)坎兒,就是電機(jī)。
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你腦子里是不是已經(jīng)浮現(xiàn)出一個(gè)圓滾滾、沉甸甸的金屬大疙瘩了?其實(shí),就在最近,中國(guó)在這個(gè)古老領(lǐng)域里,搞出來一個(gè)大新聞,徹底把電機(jī)這個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域給玩顛覆了。怎么?不信?
時(shí)間就在6月5日的浙江金華。咱們國(guó)家的高性能軸向磁通電機(jī)研究,取得了重大的突破。
學(xué)過初中物理的咱們大概都知道,1921年,英國(guó)物理學(xué)家法拉第發(fā)明了人類第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。這時(shí)候的電動(dòng)機(jī),其實(shí)就像個(gè)盤子,磁力線沿著轉(zhuǎn)軸方向“穿”過去,因此也被取名叫“軸向”。這臺(tái)電動(dòng)機(jī)就是現(xiàn)代軸向磁通電機(jī)的老祖宗。
后來,因?yàn)椴牧虾凸に噯栴},“軸向”設(shè)計(jì)被拋棄,大家都開始研究起“徑向磁通”電機(jī)。這種電機(jī)優(yōu)點(diǎn)很多,比如皮實(shí)耐用,工藝簡(jiǎn)單。如此,電機(jī)市場(chǎng)一下子就被徑向磁通電機(jī)統(tǒng)占了200年。
那最初的“軸向”電機(jī)既然已經(jīng)被塵封200年了,最近咋又被咱們給請(qǐng)出來了呢?
原因不難,就是時(shí)代變了,需求也變了。現(xiàn)代的電動(dòng)機(jī)、無人機(jī)、人形機(jī)器人,哪一個(gè)不是追求輕量化、輕薄化、低重量和高效率呢?傳統(tǒng)的徑向電機(jī),因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)問題,要想把功率再往上提,那體積和重量就得同比上漲,但這不符合現(xiàn)代需求變化的要求,點(diǎn)擊發(fā)展遇到瓶頸,人們才猛地想起了“軸向”的古老方案,其實(shí)本就具備著輕薄化的先天優(yōu)勢(shì)。
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軸向電機(jī),在輸出同樣動(dòng)力的情況下,能把自己的重量減重約50%,厚度尺寸也能壓縮一半。這不是給電動(dòng)車和機(jī)器人天選的電機(jī)嘛!所以,它就成了現(xiàn)在全球各國(guó)爭(zhēng)先搶奪的下一代電驅(qū)核心技術(shù)。不僅在我國(guó),德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)都在研究。
但這次,我國(guó)的盤轂動(dòng)力和中科院寧波材料所,在軸向電機(jī)中的必須品“磁鋼”上,取得了優(yōu)勢(shì)。
啥是磁鋼?磁鋼是電機(jī)里面產(chǎn)生磁場(chǎng)的核心材料,普通的磁鋼在高速、高溫和高負(fù)荷的軸向電機(jī)里,會(huì)容易出現(xiàn)“退磁”現(xiàn)象,一旦退磁,電機(jī)的性能就掉的厲害。
這次咱們的聯(lián)手,專門為這種軸向電機(jī)研發(fā)了一款專用磁鋼。可不是簡(jiǎn)單的“適配”,而是在材料的配方、微觀結(jié)構(gòu)、高溫穩(wěn)定性上都做了大手術(shù)。結(jié)果就是,這個(gè)專用磁鋼跟電機(jī)配合得天衣無縫,磁能積、抗高溫、抗折騰的能力都大幅提升,徹底解決了普通磁鋼容易“累趴”的痛點(diǎn)。
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可以說,以前的老方案,電機(jī)猛是猛,但猛一會(huì)兒就虛了;現(xiàn)在咱們的新材料,能讓它一直猛下去,還特別耐用。
那這么猛的技術(shù),能用在哪兒?能有多猛?
首先,就是高端新能源汽車。搭載了這種專用磁鋼的軸向磁通電機(jī),量產(chǎn)產(chǎn)品的有效功率密度達(dá)到了25.73kW/kg。這是什么概念?就是你電機(jī)里每拿出一公斤的有效材料,它就能爆發(fā)出25.73千瓦的動(dòng)力!對(duì)比傳統(tǒng)電機(jī),同等動(dòng)力下,它小得多、輕得多。
更嚇人的是,它的最高轉(zhuǎn)速突破了18000轉(zhuǎn)。這意味著你的車不僅可以安靜、高效地市區(qū)代步,上高速飆到120公里/小時(shí)巡航,或者需要急加速超車時(shí),它都能從容應(yīng)對(duì),性能不衰減,可靠性還極高。
給你的直觀體驗(yàn)就是:你的電動(dòng)車能耗更低了,續(xù)航更實(shí)打?qū)嵙耍乙驗(yàn)殡姍C(jī)小了,車子底盤能留出更多空間給電池或者你的大長(zhǎng)腿,整車設(shè)計(jì)也更靈活。這無疑給咱們國(guó)產(chǎn)新能源車往高端化、高性能化發(fā)展,提供了最核心的技術(shù)底氣。
現(xiàn)在人形機(jī)器人火得一塌糊涂,但真正的瓶頸在哪?在關(guān)節(jié)。機(jī)器人要像人一樣靈活、有力、不費(fèi)電,它的“關(guān)節(jié)電機(jī)”就得又小又輕又有勁兒,還得能經(jīng)得起日復(fù)一日、成千上萬次的折騰。
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在極小體積和超輕重量下,軸向磁通電機(jī)的總成扭矩密度達(dá)到了293N·m/kg,比對(duì)標(biāo)的產(chǎn)品直接提升了22%。簡(jiǎn)單說,就是讓機(jī)器人的關(guān)節(jié)力量更大,動(dòng)作更精準(zhǔn),承載能力更強(qiáng)。以后機(jī)器人負(fù)重爬樓、做精細(xì)動(dòng)作、高頻次重復(fù)勞動(dòng),都不再是問題。
更重要的是,它解決了機(jī)器人高頻作業(yè)易損耗、不穩(wěn)定的行業(yè)通病,大幅降低了能耗和維修成本。為它們真正走入工廠、家庭和各行各業(yè),掃清了最關(guān)鍵的動(dòng)力障礙。
這次突破最讓圈叔激動(dòng)的,不光是技術(shù)指標(biāo)多牛,更是它打通了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。
以前,很多核心材料和部件受制于人,成本下不來,技術(shù)再好也難普及。但這次,咱們從材料配方優(yōu)化、微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控、生產(chǎn)工藝改良……實(shí)現(xiàn)了全流程的自主創(chuàng)新。在把性能做到極致的同時(shí),有效地控制了生產(chǎn)成本。
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