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來電世代無刷馬達與電動車

2009.03.03  作者:文/陳秉松  

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時間是西元201X年,街頭上的汽車再也沒有任何排煙,電動馬達「咻咻」的運轉聲取代了狂傲的V8、V10等引擎聲浪;改裝廠們爭相開發的「排氣管」套件,是能夠隨著馬達轉速改變的杜比3D排氣聲浪音效模擬系統,並且能在發現條伯伯的300公尺前自動轉成靜音模式。像極了科幻電影,不是嗎?但這是不久後你我的未來。

雖然現在雙燃料系統的Hybrid車種看來聲勢漸漲,但眼光放遠一點,有天我們勢必會邁向全電能的世代,除非月球上湧出「黑金」供人類再用一百年。有些專家認為,Hybrid只是過渡時期的解決方案,EV電能才是完美之道(最好還能配備動能自我充電系統),不過在消費者使用習慣與充電站尚未有完善計劃前,油電混和車扮演的戲份還是要角。

別小看遙控車也使用的無刷馬達,它可是未來EV動力來源的發展關鍵。

提到環保EV車,第一個映入腦中的影像是什麼呢?如果你想的是超低扁、在地上龜速行進「太陽能車」,那麼你一定會覺得電能車是跑不快的「微弱雞」!事實上,EV車的科技早已開始脫離「代步」的範疇,開始往速度、Fun Car發展。如同我們刊頭圖中由Wrightspeed在2006年發表的The X1 Prototype,這輛擁有超輕量身形的X1可是狠角色,其0~96 km/h之加速僅需3.07秒即可達成!

「輪內馬達」技術說穿了,就是外轉式無刷馬達(Out-runner Brushless Motor)的實際應用。圖為2020 Acura FCX Le Mans概念車的Wheel Motor。

什麼樣的動力來源能讓X1如此囂張,讓狂嘯的超跑們只能在它身後吃灰(有興趣的讀者可至YouTube搜尋看看)?X1採用了一具由AC Propulsion所生產的無刷馬達作為它的「引擎」。讓我們複習一下基礎機械學:一般馬達多半是擁有導電碳刷與銅頭軸心的「有刷馬達」,這樣勢必會產生碳刷與銅頭的消耗問題;而無刷馬達顧名思義其構造不含碳刷,而是由改變「電磁相位」方式來轉動軸心,達到使轉子零耗損的目的,這種馬達才有應用於EV車輛的效能與價值。

無刷馬達(Brushless Motor)的轉速可達同級碳刷馬達的2倍以上,如果你知道它的原理跟磁浮列車的驅動方式相同,也就不難想像怎會有如此驚人的數據。無刷馬達還分為「外轉」(Out-runner)與「內轉」(In-runner)兩種構造,兩者各有不同運用。外轉型的外殼會隨著軸心一起旋轉,如果你把它造的夠大、外面再套上個輪子,就成了所謂的「輪內馬達」(Wheel Motor);內轉型跟傳統馬達感覺很像,只有軸心會運動,這種馬達多半會送入「引擎室」裡,取代原先引擎所扮演的角色。未來20年內,Brushless Motor即將徹底改變你我的生活。

下期預告

保命靠這帶

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