不断寻求减少碳排放意味着交通格局正在发生重大变化
 
作者：Magnomatics首席执行官David Latimer
自2015年以来，超过195个国家通过了《巴黎协定》，这是一项旨在应对气候变化及其后果的国际条约。随着签署国寻求削减碳排放、提高城市空气质量和减少城市地区噪声污染的方法，出现了有趣的交通解决方案，其中之一是车辆电气化。
随着电气化越来越多地被视为通过提高车辆能效和支持向公共交通和主动交通的转变来促进可持续的城市交通，近年来，电动汽车的使用在世界各地的许多城市中不断增加。


图1：EV自行车架
 
事实上，根据BloombergNEF的《2022年电动汽车展望》（Electric Vehicle Outlook 2022）报告，目前在世界各地使用的商用电动汽车超过130万辆，包括公共汽车、送货车和卡车，以及2.8亿多辆轻型电动汽车（LEV）或微出行解决方案，如电动自行车、踏板车、摩托车和三轮车。
 
微出行越来越受欢迎
如今，新材料和技术实现了更高的能效、更小的尺寸、更轻的重量和更低的成本解决方案，微出行解决方案在世界各地越来越受欢迎的事实被视为一种反映，即人们越来越认识到，汽车和其他车辆对城市居民的健康和生活质量具有不利影响，特别是在拥堵方面，空气质量和噪声污染。
此外，由于LEV比电动汽车更容易接近，也更容易存储，因此它们被认为有希望成为一种方便和负担得起的方式来填补公共交通路线的空白，为常年的首英里和最后一英里挑战提供了一个实用而受欢迎的答案。
除了改变人们在城市地区的出行方式外，LEV也越来越受欢迎，因为它们可以帮助减少道路拥堵，并有助于更有效地使用停车场和其他共享公共空间。当然，它们的通过也是朝着实现《巴黎协定》及其后的碳减排目标迈出的重大一步。
 
对碳排放的影响
道路运输是城市碳排放的最大贡献者之一——2019年，在英国产生的455公吨二氧化碳排放量中，运输占122公吨。LEV有很大的潜力显著减少传统燃料车辆的二氧化碳排放量，因为其越来越多的采用意味着排放烟雾、碳和其他有害气体。
滑板车运营商TIER的一项研究发现，仅在伦敦一英里或更短的旅程中，电动滑板车就可以减少120多万次每日汽车出行，每天减少高达233吨的二氧化碳排放量，相当于从伦敦到纽约的240次往返航班。
类似地，总部位于新加坡的电动滑板车租赁公司Neuron Mobility在英国三个地区运营，该公司宣布，2021年，它在全球范围内更换了300万次汽车旅行，节省了844吨碳排放量，而德国航空航天中心的一份报告发现，用LEV代替汽车日常出行将导致每年减少5700万吨二氧化碳当量，或相当于汽车出行产生的温室气体排放量的44%。
这些数字令人印象深刻，令人放心，为微出行解决方案的日益采用提供了坚实的理由。然而，LEV对碳排放的影响并不止于此——它们不仅因为其电力推进系统而降低了CO2排放水平，而且因为它们更小、更轻，所以它们所需的能源也更少。这意味着它们可以与较小的电池一起工作，并且生产所需的原材料较少。本质上，与其他交通选项相比，它们在整个生命周期中更具可持续性，而不会牺牲个人移动性。
此外，使用LEV可以帮助降低空气和噪声污染水平。虽然城市中的人、交通、建筑设备、社区和夜生活产生的过多噪声造成的噪声污染似乎微不足道，但长期接触对居民的健康和福祉有影响。
 
探索效率
几十年来，世界一直依赖传统的微出行解决方案，如传统自行车，这意味着微出行的概念并不是革命性的。推动当前微出行趋势的主要因素是电气化。由于技术、控制系统和电机的进步，重量轻、结构紧凑的完整电力传动系统可以轻松集成到LEV中。
从根本上讲，LEV需要电源和电机来移动，我们需要考虑的是LEV是否真正有效？对于许多电动自行车和电动滑板车来说，动力系统已经成为商品。在这种情况下，优先考虑的是成本，而不是效率。然而，低效率降低了有效载荷和里程，这意味着更多的充电。这与引入LEV的目标相矛盾，即低能耗。
虽然LEV本质上是复杂的系统，但通过智能系统级设计，可以显著提高其性能。可靠的电机，特别是磁齿轮电机，是确保效率的微出行解决方案的关键实现技术。
自从首次提出高效磁性齿轮的发展以来，人们对其在交通运输（主要是电动车辆）中的应用的兴趣显著增加。通常，在LEV中，通过使用机械齿轮箱执行的单传动比变速器，来自电动机的机械动力被传输到驱动轮。与风力涡轮机中的变速箱不同，LEV中的变速器只有一个驱动齿轮作为减速变速器工作，以向汽车的牵引轮提供适当的速度和扭矩。
Magnomatics提供革命性的磁齿轮，已在一系列创新的行业解决方案中实施，包括海上风力、船舶推进和轻轨。在大规模取得成功后，该公司已将注意力转向更小的机器，包括用于城市空中出行的电动垂直起降（eVTOL）飞机的驱动器，以及用于电动踏板车和电动自行车等个人微出行车辆的驱动器。
该公司获得专利的伪直驱（PDD）旨在克服传统直驱电机的扭矩限制，由安装在定子内的磁齿轮组成。磁齿轮的外磁件连接到定子的内孔，定子中的铜绕组用于驱动磁齿轮的内转子。


图2：专利伪直驱（PDD）
 
这是一个相对高速的电机，具有相对较低的负载，这会导致低电流，从而导致低温。这反过来带来了巨大的效率，长寿命，并防止了外磁阵列的退磁。然后，在新型极性转子中对内转子中的扭矩进行齿轮传动，通常在5到10:1之间。其结果是一种非常紧凑和高效的电机，非常适合微出行车辆。
 
磁齿轮的优点
与传统的机械齿轮相比，磁齿轮技术具有重要的优势。它们可以通过无触点机构执行输入轴和输出轴之间的速度变化和扭矩传输，具有安静的操作和过载保护，而不会出现与传统机械齿轮相关的问题。
此外，对LEV市场特别重要的是，它们号称电机尺寸大幅减少，没有最低冷却要求，并且维护要求降低。效率也得到了提高，因为没有齿轮箱损失，当然，齿轮磨损也完全消除了。
最终，PDD电机的较低质量和紧凑性，结合部分负载时的卓越效率、低速、高扭矩技术和改进的可靠性，使其非常适合满足正在开发的各种新型LEV的要求。
在追求越来越轻但功能强大、可持续和高效的微出行解决方案的过程中，创新型磁齿轮电机的加入可以改变游戏规则，因为它能够在更小的尺寸和更轻的重量下实现更高的可靠性和效率。
 
支持可持续性
尽管对于由磁齿轮电机驱动的LEV的效率和相关好处有一个强有力的理由，但作为一个概念，微出行性超出了车辆要求——它是关于为更多的人提供更方便、更通用和更可持续的交通方式。
随着出行模式的变化和技术进步，高效车辆是减少运输部门气候影响的一个重要因素。微出行解决方案的不断采用和发展为热衷于解决当今城市地区面临的一些最麻烦的交通挑战的城市提供了一个巨大的机会，包括排放、拥堵、空气质量和交通不平等。
LEV和其他微出行解决方案的发展没有放缓的迹象。随着利益相关者寻求越来越创新的系统和技术，磁齿轮电机的使用将被证明是确保高效、可靠和可持续的微出行解决方案的关键区别。
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