不走永磁路?看懂iX3的另类取舍

你还记得宝马新一代iX3吗?前轴用异步电机,后轴用励磁同步电机,两个都不是你想当然的永磁同步电机。

不走永磁路?看懂iX3的另类取舍-有驾

这回聊电机,别只盯着马力和零百。要从根本上把四种电机的差异捋清楚。永磁同步电机,磁场来自转子里的永磁体,不用额外供电,装上就有磁场,效率高、体积小,国内纯电车里大多数驱动电机走的都是这条路。异步电机,转子没有磁体,磁场是定子旋转磁场“感应”出来的,所以断电时几乎没有剩磁,能耗几乎归零。励磁同步电机,转子磁场靠通电产生,只不过电流走的是转子线圈,相当于给转子安了个可调强度的“人工磁铁”。

前面这三种,差别大多围绕“转子的磁场到底从哪来”。但轴向磁通电机要单拎出来讲,重点不是磁场从哪来,而是磁场往哪个方向跑。传统的磁力线是从转子中心往外辐射,轴向磁通电机把结构掰成扁平的饼状,磁力线沿转轴方向流动。所以它追求的不是磁场来源,而是能做多薄、多轻。

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四条路线,该怎么选?永磁已经够好用,为什么车企还要折腾另外三条路?底层逻辑其实和燃油车时代选四缸还是六缸、选机械悬架还是空气悬架一样,没有谁绝对更好,只看你想造一台什么性格的车。看全行业,永磁同步电机仍是默认的标准答案。峰值效率能做到97%以上,转速天花板也接近3万转,体积小、重量轻,确实处处好用。

但它也有明显短板:高性能永磁体,尤其是钕铁硼,离不开钕、镝这类稀土元素,导致供应链高度集中,价格还会随地缘政治波动。持续高温下,还存在退磁的风险。国内厂商近年在永磁电机上也冲出新高度。比亚迪去年3月发布的量产电机,转速冲到30511转,单电机功率580kW,功率密度16.4kW/kg,三项数据同时刷新全球量产纪录,首搭汉L、唐L;小米自研的V8s电机紧随其后,转速27200转,效率做到98.11%,同样展示了永磁电机现阶段的性能上限。不是在炫技,若以相同功率来比较,转速越高,电机就能做得越小越轻,这也是大家都往上冲的原因。

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异步电机则便宜、皮实,突出的优点是结构简单、天然不依赖稀土,成本更低,在高温环境下也更耐造。它的价值还在于“可以不转”——转子没有永磁体,断电时几乎没有反电动势阻力,双电机车型就能把前轴的空转损耗直接省掉,续航表现会更好。不过缺点也很直白,低速低负载时效率吃亏、体积和重量也偏大。因此,多数双电机车型选前轴异步电机来换取成本上的平衡、保留高效率的后轴电机。

励磁同步电机则把风险分散到没有永磁体的方向。转子磁场靠通电产生,稀土风险更小,关键在于励磁电流的大小可以主动调节,让磁场强弱跟着变,从而让高效区覆盖在中高转速段,弱磁调速还有余地。以前也有数据:励磁电机的峰值效率大约在94%到96%之间,虽然比永磁电机略低,但它换来的是更宽的高速高效区间。代价是转子需要额外的励磁绕组,通常还要配一套碳刷滑环,把电流送进旋转的转子——多了一套系统,控制难度也跟着上升。现款宝马i3用的就是这种电机,网上有车主反映过保后单独更换报价接近十万元的事;虽然宝马官方说“免维护”,但也有车主报道过碳粉堆积触发传动系统故障报警的案例,显然它比永磁更“娇气”。全新iX3把这颗电机放在后轴,负责主要驱动力输出,高速段效率优势明显,和宝马一直强调的驾驶质感很贴合。

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轴向磁通电机则是实力王者,也是最贵的一类。把电机压扁成饼状,功率密度能达到传统径向电机的两三倍,重量却只有三分之一左右,这也是它早就出现在兰博基尼、AMG GT等超跑上的原因——它更在意重量和性能,而不是成本。关于这类电机的细节,之前也有过解读。单轮千匹马力、取代刹车的那种设想,确实存在,但它的内部结构极为复杂,对散热和制造精度的要求很高,量产的路还很长。

说到底,电机路线分野背后推动的两件事一直在起作用:一是稀土供应链这几年越来越不稳定,二是800V高压平台普及之后,大家开始有余力去追求更宽的效率区间,而不再只是“够用就好”。几年前,买纯电车几乎可以闭眼选永磁同步。现在要在降稀土、保高速效率、控成本这几笔账里做取舍,和悬架、电池路线的分叉其实是同一件事的不同侧面——新能源车的下半场,拼的已经不是有没有,而是怎么选。

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那么,在你买车的时候,你会把电机的种类放在考虑清单里吗?

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