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下一代电机技术会采用什么材料和架构？
在积极推进实现碳排放峰值和碳中和目标的政策背景下，新能源汽车行业正在将焦点集中在使驱动电机更高效、更紧凑及更加智能化。近期，为了在提升驱动电机的功率密度和效率的同时降低生产成本，企业正致力于开发新一代的高性能电动机。在这个创新过程中，开发者特别关注于采用低或不含重稀土的永磁材料、高硅含量（6.5%）钢材、软磁复合材料以及非晶态和纳米晶态合金这些关键新材料。尽管集中式驱动系统目前仍然占据主导地位，但是如轮边电机和轮毂电机这样的分布式驱动方案，由于其具有更短的力传递路径和能够独立控制轴或轮之间扭矩的潜力，也逐渐成为了行业研究的焦点。
尽管驱动电机的技术创新在不断推进，但仍有一些挑战需要克服。例如，新型电机所依赖的关键材料在制造工艺上面临技术障碍，并且成本相对较高。特别是在分布式驱动系统，尤其是轮毂电机技术方面，问题更为凸显，诸如驾驶控制性能不佳、成本过高及可靠性不足等问题都需要解决，这些都是该技术推广应用至更广泛车型前必须要经过进一步验证和改善的领域。
以下内容将重点从驱动电机使用的先进材料和分布式驱动技术这两个方面进行阐述。
驱动电机先进材料
驱动电机的性能和成本受其使用的关键原材料的影响极大，主要包括永磁材料、硅钢、导线和绝缘系统。未来的研究发展方向应聚焦于创造性地开发新一代电工钢和软磁材料，这些材料需要具有更高的强度和更低的能耗。同时，开发能够耐受高温且含稀土成分更少或无稀土的永磁材料也十分关键，这将进一步优化性能并减少成本。另外，超级铜线的开发需实现更高的电导率和更低的能耗，而绝缘系统则需要有更强的电晕耐受性和热导率。
在新型软磁材料的领域，诸如含有6.5%硅的高硅钢、非晶态/纳米晶态合金以及软磁复合材料等材料正受到业界的广泛关注。然而，高硅钢的生产工艺复杂性带来了对质量控制的挑战，降低了生产效率并增加了成本。而非晶态和纳米晶态合金虽然在超高速、高频率电机应用中显示出潜力，但它们的低饱和磁密度、材料的薄弱、脆性和硬度使得加工变得更加困难。这些挑战必须通过不断的创新和技术改进来克服。
目前，钕铁硼（Nd-Fe-B）是应用最广泛的稀土永磁材料。在新型永磁材料的研究领域中，通过快速淬火和热形变过程制备的MQ3类型的钕铁硼永磁体受到了业界的广泛关注。降低对重稀土元素的依赖是研究的一个核心方向，为此，开发晶粒微细化、改进晶间结构、促进晶间扩散以及应用其他综合技术是当前的研究重点。
同时，电励磁电机作为一种无需稀土永磁体的替代方案，也正吸引着行业的广泛兴趣。这种电机类型提供了一个潜在的选择，可能会因为避免了稀土材料的使用而在市场上占有一席之地。
分布式驱动
分布式驱动系统是电动汽车未来发展的一个关键方向，它与自动驾驶技术的结合为汽车行业带来了新的增长点。该系统涵盖了诸多核心技术领域，如扭矩的精准分配与控制、提高驱动效率的防滑控制、系统的容错能力以及确保功能安全性等。不过，由于在操作性和成本方面存在挑战，分布式驱动可能首先在对性能要求更为严格且对成本较为不敏感的高端乘用车和特种车领域得到应用。
在分布式驱动技术中，轮边电机和轮毂电机代表了两个关键的发展路径。轮边电机技术利用其在机械、电动、热力和磁性设计方面的综合集成优势，能够实现电动驱动系统与减速器集成的小型化和轻量化。相对于轮毂电机，轮边电机的工程设计相对简单，但在成本控制方面仍面临一些挑战。
轮毂电机技术在推进其在乘用车市场的广泛采用方面还面临一系列复杂的技术挑战，包括但不限于提升散热能力、确保有效的密封防护、优化控制系统、增强冲击抵抗能力等。要实现这一目标，必须着重在高效率的热管理和冷却系统、可靠的防尘防水密封技术以及集成化的角度模块设计上取得技术突破。这些进展需要经过严格的工程设计和验证过程。
综上所述，轮毂电机作为分布式驱动系统的一个创新分支，在实现乘用车大规模应用之前，需克服众多技术挑战。其中，高效的散热系统、强效的密封保护、精确的控制机制、以及可靠的抗冲击设计是推动轮毂电机技术向前发展的关键。通过深入的工程化设计和系统验证，加速这些关键技术突破的研发，轮毂电机有望在新能源汽车行业实现更广泛的应用，为节能减排和智能驾驶的发展目标提供支持。
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