在軸向磁通電機(jī)的運(yùn)行機(jī)制中，定子內(nèi)的導(dǎo)電線繞組會產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)軸線平行的磁場，這使得磁通也沿著旋轉(zhuǎn)軸線（即平行于轉(zhuǎn)子軸）的方向延伸。與徑向磁通電機(jī)相比，其具備相對較輕的重量，卻能輸出更高的功率，且整體尺寸更為緊湊。

在電動汽車的驅(qū)動電機(jī)應(yīng)用場景中，當(dāng)處于相同轉(zhuǎn)速條件時，軸向磁通電機(jī)相較于徑向磁通電機(jī)的優(yōu)勢極為明顯，能夠更好地滿足實際使用需求，提供更高效、更適配的動力支持。

此前，寧德時代的CIIC一體化智能底盤圍繞電池系統(tǒng)進(jìn)行底盤構(gòu)造，通過機(jī)械集成、能量集成與控制集成，構(gòu)建出功能完備的可行駛底盤。經(jīng)過三年研發(fā)，該底盤已邁入量產(chǎn)階段，且針對不同應(yīng)用場景，其電驅(qū)動系統(tǒng)也有不同技術(shù)方向。

◎小型一體化智能底盤S平臺用于運(yùn)營，底盤設(shè)計具兼容性并融入換電功能，可實現(xiàn)上下車體分離，上部座艙在運(yùn)營周期內(nèi)可替換，有效降低公里成本，其電驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)著重低成本與長壽命。

◎M平臺服務(wù)主流B/C級乘用車市場，是量產(chǎn)開發(fā)主力產(chǎn)品，對電驅(qū)動系統(tǒng)在成本、性能等多方面要求嚴(yán)苛。

◎ 同時，規(guī)劃中的L平臺涵蓋越野等場景，正開發(fā)分布式驅(qū)動系統(tǒng)，拓展底盤的應(yīng)用邊界。

圖片來源：寧德時代智能科技

01.

軸向磁通電驅(qū)構(gòu)型與參數(shù)配置

電池行業(yè)做電驅(qū)，還要做軸向磁通電驅(qū)！ 目前寧德時代開發(fā)的分布式軸向磁通電驅(qū)AMDS，已通過兩輪嚴(yán)格測試驗證。 產(chǎn)品規(guī)劃涵蓋兩種應(yīng)用場景：轎跑車型采用約九點(diǎn)幾的速比配置，最高車速可達(dá)280公里/小時；SUV與皮卡車型單軸可輸出超10000Nm，在尺寸受限情況下，通過采用軸向磁通電機(jī)實現(xiàn)功率一倍甚至更多提升，扭矩增長50%以上，且整套系統(tǒng)與平行軸單電機(jī)系統(tǒng)尺寸近乎相同。

寧德時代智能科技分布式電驅(qū)

寧德時代的分布式軸向磁通電驅(qū)采用模塊化平臺設(shè)計，可與單電機(jī)互換，采用800VSiC雙電控，并集成TVC控制算法。根據(jù)其公開報告可知其軸向磁通電機(jī)有兩個型號AFM235和AFM255。

圖片來源：寧德時代智能科技

◎ 代號AFM235電機(jī)，峰值功率在500kW，包絡(luò)尺寸X-430mm、Y-485mm、Z-320mm，峰值扭矩6200Nm，最高轉(zhuǎn)速18000rpm。

◎ 代號AFM255電機(jī)，峰值功率在560kW，包絡(luò)尺寸X-460mm、Y-500mm、Z-350mm，峰值扭矩10000Nm，最高轉(zhuǎn)速15000rpm。

AFM235轉(zhuǎn)矩&速度曲線

通過其外觀專利（CN308363926S）可以看到該電驅(qū)動裝置的變速機(jī)構(gòu)和控制器是設(shè)置于兩個電機(jī)之間的，控制器的部分和變速機(jī)構(gòu)的部分分設(shè)于電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的相對兩側(cè)，這樣可以有效利用電機(jī)的轉(zhuǎn)軸背向變速機(jī)構(gòu)的一側(cè)的空間，從而有效減小了電驅(qū)動裝置的體積。

02.

定子采用沉浸式冷卻

當(dāng)前軸向磁通有個大問題，就是功率密度大，工作時會產(chǎn)生很多熱量。散熱的需求需要滿足，此前筆者其實也寫過一些軸承磁通電機(jī)的散熱專利 。

根據(jù)寧德時代公示的眾多專利來看，其軸承磁通電機(jī)的冷卻主要是通過讓冷卻劑直接接觸定子總成和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來提高散熱效率的，軸向磁通目前的散熱方式是在外側(cè)設(shè)置水道間接冷卻定子和轉(zhuǎn)子，這存在很多問題。

一方面冷卻效率低，不能很好地給定子和轉(zhuǎn)子降溫；另一方面，只能間接冷卻定子，無法全面冷卻定子的內(nèi)、外線圈。而且外側(cè)水道還得安裝額外的外置蓋板和進(jìn)行緊固等操作，整個系統(tǒng)的集成度不高。

而且都知道軸向磁通電機(jī)的轉(zhuǎn)速做高很難，所以要減少轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的損耗。那軸向磁通電機(jī)的冷卻就既要保證跟定子充分冷卻還要防止轉(zhuǎn)子被冷卻介質(zhì)浸泡。

寧德時代的專利是通過在殼體上設(shè)置冷卻流道，以及利用隔板組件形成冷卻空間，讓冷卻劑直接接觸定子總成和部分線圈，解決了現(xiàn)有外側(cè)水道冷卻效率低、無法全面冷卻定子的問題。（定子沉浸式冷卻）

其隔板的主體設(shè)置在定子總成和轉(zhuǎn)子總成之間。殼體和隔板主體配合，形成了一個冷卻空間，這個空間里可以儲存冷卻劑，并且冷卻劑能直接接觸定子總成。這樣設(shè)計合理利用了殼體內(nèi)部空間，讓電機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊，同時也能更好地給定子總成散熱。

殼體的兩個筒狀部 （第一筒狀部和第二筒狀部） 沿徑向嵌套設(shè)置，并且和隔板主體密封配合。冷卻空間是環(huán)形的，這樣可以把定子總成密封在里面，減少冷卻劑泄露的風(fēng)險。第一筒狀部供轉(zhuǎn)子總成的轉(zhuǎn)軸通過，隔板主體的內(nèi)環(huán)匹配部和第一筒狀部密封配合，外環(huán)匹配部和第二筒狀部密封配合，從而形成環(huán)形的冷卻空間。

在整個系統(tǒng)的油路分配上也進(jìn)行了改進(jìn)（主動潤滑），傳統(tǒng)變速箱里的齒輪、轉(zhuǎn)軸和軸承這些部件，是靠變速箱在工作時因為轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力把潤滑油甩出來，來進(jìn)行潤滑和冷卻的。

可是離心力的大小和轉(zhuǎn)速有關(guān)，而轉(zhuǎn)速又由車輛當(dāng)時的行駛情況決定。所以潤滑油甩出來的方向是亂的，甩出來的量也不穩(wěn)定，有時候多有時候少。而且因為是隨機(jī)甩油，很難保證需要潤滑和冷卻的地方都能得到足夠的潤滑油，導(dǎo)致潤滑和冷卻的效果不好，效率也低。

寧德時代在分布式電驅(qū)里設(shè)計了一個分流件（CN117559726A），它有集流通道和分流通道。集流通道就像一個入口，有一個集流口，可以把液體介質(zhì)（比如潤滑油）導(dǎo)進(jìn)來。分流通道和集流通道是連通的，而且分流通道有好幾個分流口。這些分流口可以把液體介質(zhì)送到傳動裝置（比如變速箱里的齒輪、轉(zhuǎn)軸等部件）的不同位置。

驅(qū)動總成也包括這個分流件或者傳動機(jī)構(gòu)，電機(jī)可以提供液體介質(zhì)，電機(jī)的出液口和分流件的集流口連通，這樣電機(jī)里的液體介質(zhì)就可以流到分流件里，再通過分流件分流到傳動裝置的各個部位。

03.

電子模塊布局煥新

在翻找專利的期間，筆者也看到了一項比較有意思的專利，常規(guī)的電驅(qū)動系統(tǒng)控制器的功率模塊、母線電容等電子模塊多采用整體式標(biāo)準(zhǔn)模塊。以功率模塊為例，常由標(biāo)準(zhǔn)全橋或3個半橋功率模塊構(gòu)成，其體積尺寸固定且較大，導(dǎo)致控制器難以小型化，使電驅(qū)動系統(tǒng)體積大、占用車輛空間多。

基于上述問題，寧德時代申請了一項專利（CN222247098U）通過將控制器的電子模塊設(shè)置為多個電性連接的分立器件，使電子模塊能以分立器件形式布局于外殼。這既能減小電子模塊體積，又能提高其在外殼上的布局靈活性。簡單的理解就是像用大塊樂高底板拼東西，雖然方便但靈活性差，空間利用率低。

寧德提到的新方案就是改用小顆粒積木（分立器件），可以見縫插針地擺放，充分利用每個角落。這樣就由傳統(tǒng)的大電容變成多個小電容并聯(lián)，而且單個元件壞了只需更換小部件，不用換整個模塊，元件分散布局有利于熱量散發(fā)。

這個設(shè)計跟英飛凌的方案差不多，日常行駛過程中會有振動，而讓功率板的變形及彎曲方向與車輛振動方向不一致，可以提高功率板的可靠性，進(jìn)而提高電驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。同樣，控制板也設(shè)置在外殼上，并且控制板與電機(jī)的軸向交叉，也能達(dá)到類似提高可靠性的效果。

外殼上還設(shè)置了液冷槽，液冷槽里有冷卻液循環(huán)流動，用來給電子模塊散熱，保證電子模塊在合適的溫度下工作。液冷槽里還設(shè)置了多個散熱件，這些散熱件可以更好地散熱，并且能讓冷卻液在液冷槽里形成擾流，提高散熱效果。

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