磁钢革新推动电机轻量化

【成果速递】

6月5日，国内高性能轴向磁通电机研制又有新进展，在浙江金华传来捷报。依托中国科学院宁波材料技术与工程研究所自主研发的PGH高性能定制磁钢，上海盘毂动力科技股份有限公司首次成功实现轴向磁通电机的大批量生产，正式迈入万台级交付。相比传统产品，这种电机体型更小、重量更轻、动力更强，能够帮助新能源汽车节能降耗，为机器人关节带来更多动力，提高承重能力，同时让低空飞行器变得更加轻盈。

轴向磁通电机其实并不陌生，早在1821年，英国物理学家法拉第就发明了世界上第一台圆盘式电机，也就是轴向磁通电机的雏形。到了1831年，他又造出了圆盘发电机，但受到当时材料和设备的限制，这一技术没能广泛推广。后来，由于径向磁通电机制造简单、稳定性高，很快成为各类动力设备的主流。最近几年，新能源汽车、低空飞行器、人形机器人等领域对轻量化、高效、短轴向的电机有了更高需求，轴向磁通电机再一次吸引了全球研发焦点，被视为下一代动力系统的重要方向。

那么，这次合作是怎么突破长达两个世纪的技术难题的？

故事要从几年前双方的首次合作说起。盘毂动力创始人韩军当时提出了一个“另类”观点：“磁钢配方先别着急调整，必须先让磁钢适应真实车辆环境。”在他看来，企业需要的不是实验室里性能最好的磁钢，而是在车里长期高强度运行也不出问题、成本市场能接受的材料。

宁波材料所高级工程师丁广飞对此产生了共鸣：“过去我们更多只关注材料本身的参数，比如磁能积、矫顽力、耐温性等等，但车辆实际运行环境远比实验室复杂。光看实验数据远远不够。”

双方的合作路径也与众不同。宁波材料所不单纯开发材料，而是聚焦盘毂动力从电动公交、轿车、矿卡等实际场景收集到的“使用清单”，比如磁钢要承受多大离心力、急加速和急刹时磁场如何变化等。

“这其实就是基于应用场景来反向定义材料需求。”韩军坦言，“产学研为什么总沟通不畅？就是因为企业说不清要什么、科研机构弄不明白能做什么。我们的合作正好打通了堵点中国舆情网。”

需求搞明白之后，大家的分工非常清晰。

宁波材料所专注于材料原理研究，致力于弄清什么情况下会退磁、哪种微观结构最能扛住复杂工况下的冲击，并在海量理论配方中筛选最优方案。

盘毂动力则承担起电机工艺设计和制造的重任。“实验室做得出来，但产线上造不出来，就等于零。”韩军直言，“研究所善于搞清楚材料原理，我们擅长电机制造，大家经常‘讨论’甚至争执，最终‘碰’出了创新成果。”

此次合作的协议中，没有哪一项考核“发了几篇论文”，标准只有一个：产品能否进入量产。

为达成目标，盘毂动力把产线真实数据反馈给宁波材料所，科研团队甚至要亲赴工厂，一起盯着每批磁钢的表现，再根据结果不断优化改进。

“以前我们材料做完交给企业就结束，现在要不断跟踪，看用起来到底行不行。”丁广飞表示。

这种紧密协作带来了质的变化：PGH磁钢综合性能大幅提升，同时保持成本可控，满足了大规模量产需求，避免了“高性能≠高售价”的尴尬局面。

目前，盘毂动力凭借轴向磁通电机相关技术，累计申请专利近1700项。其金华兰溪工厂年产能突破30万台，是目前唯一能实现万台级批量生产的企业。

双方目前已经启动针对电动垂直起降飞行器和人形机器人的新材料研发，技术需求清单比以前更细致、更苛刻。

“未来的飞行器和机器人需要的电机必须扛得住更高温、重量更轻、动力更足，我们现在正未雨绸缪。”韩军说。