无铁芯定子革命！Vaionic iPSM 重新定义电驱动效率与成本边界

  在新能源汽车产业竞争白热化的今天，电驱动系统作为核心 “心脏”，其效率、重量与成本直接决定了车辆的续航、性能与市场竞争力。传统永磁同步电机（PSM）虽已大范围的应用，但定子铁损过高、材料消耗量大、成本居高不下等痛点，始终制约着行业突破。而来自德国柏林的 Vaionic 公司，用一款创新的无铁芯永磁同步电机（iPSM），给出了颠覆性的解决方案。

  今天，我们就来深度拆解这款 “无铁芯定子” 电驱动系统的核心逻辑 它如何通过结构创新打破传统局限，在效率、重量、成本三大维度实现全面优化，以及背后经过 Tier 1 供应商验证的硬核实力。

  Vaionic 总部在德国柏林阿德勒斯霍夫的 WISTA 科技园，是一家专注于电驱动系统研发、原型制造与测试的创新企业。公司现在存在约 35 名全职员工，其中 85% 为工程师，核心团队深耕电驱动领域多年，凭借对行业痛点的深刻洞察，打造出了 iPSM 这一突破性产品。

  作为一家以技术为核心的初创企业，Vaionic 不仅聚焦于产品研制，更注重工程化落地 其技术已通过 Tier 1 供应商的验证，多项设计获得专利保护（目前拥有 3 项授权专利，另有多项专利在申请中），正逐步从实验室走向实际应用。

  要理解 iPSM 的创新价值，首先要认清传统永磁同步电机（PSM）在汽车行业的现状与瓶颈。

  汽车行业对电驱动的需求因车型而异，从 A 级车到 C/D 级车，对最高车速、轮端转矩等核心指标的要求逐步提升：

  这些需求直接倒逼电驱动系统在效率、功率密度上不断突破，但传统 PSM 却难以兼顾所有指标。

  电机运行中的能量损失最重要的包含定子铜损、定子铁损、转子铁损 / 磁体损耗、风阻损失和轴承损失。而在 WLTP（全球统一轻型车辆测试程序，模拟真实驾驶工况）循环中，传统 PSM 的损失分布呈现出明显的痛点：

  定子铁损占比极高：根据 PSM 设计不同，定子铁损可超过总损失的 50%；能耗浪费严重：在 WLTP 循环中，传统 PSM 的能耗为 8-14 瓦时 / 公里，其中定子铁损最高可达 7 瓦时 / 公里；核心损失主导：定子铁损与交 / 直流铜损共同占据了 WLTP 循环总损失的绝大部分，成为制约效率提升的关键。

  定子铁损的本质是铁芯在交变磁场中产生的涡流损耗与磁滞损耗，这是传统有铁芯定子结构的固有缺陷 只要定子包含铁芯，就没办法避免磁场变化带来的频率相关损失。

  传统 PSM 的定子铁芯需要大量优质硅钢片，转子结构也因轴向力较大而需要更厚重的材料支撑，导致：

  活性材料重量偏高：铜、铁、磁体等核心材料的用量难以优化；制造成本居高不下：铁芯加工、绕组嵌入等工艺复杂，材料成本与加工成本双重叠加；装配与回收困难：部件数量多，结构较为复杂，后续维护与回收成本较高。

  这些痛点，让传统 PSM 在新能源汽车 “降本增效” 的核心需求面前，逐渐显得力不从心。

  面对传统 PSM 的局限，Vaionic 提出了一个颠覆性的理念：将铁和铜从电机定子中移出，转而作为外部部件（如滤波器）的一部分，能在重量、成本和效率上实现更优平衡。这一理念的落地产品，就是 iPSM（Ironless PSM，无铁芯永磁同步电机）。

  定子模块：采用超紧凑绕组几何结构，集成液冷系统，搭配耐介质的薄型在允许电压下不导电的材料。没有了铁芯，定子的制造工艺大幅简化 这一设计已通过 Tier 1 供应商的验证，可实现规模化生产；转子模块：采用简易冲压件设计，搭配表面永磁体，结构相对比较简单可靠。同时，无铁芯设计消除了定子与转子之间的磁阻，让转子运行更平顺；专利保护：整套设计已获得 3 项授权专利，另有多项专利在申请中，形成了完整的技术壁垒。

  零定子铁损：这是最核心的优势 没有铁芯，自然不会产生涡流损耗和磁滞损耗，彻底消除了传统 PSM 中占比最高的能量损失来源；无齿槽转矩 + 极低拖曳损失：齿槽转矩是传统有铁芯电机的固有问题（定子齿槽与转子磁体相互作用产生的周期性阻力），iPSM 无铁芯的结构完全避免了这一问题，让电机运行更平顺，同时拖曳损失大幅度降低；直接冷却 + 无降额运行：定子绕组直接与冷却系统连接，热质量极低，散热效率极高。这在某种程度上预示着电机能承受更高的电流密度，且不会因绕组发热导致 “降额运行”（即无法维持额定功率输出）；制造简化：定子无需铁芯加工，绕组工艺更简单，装配流程减少，大幅度降低了生产的全部过程中的容错成本。3. 必须面对的挑战：低电感的补偿方案

  无铁芯设计也带来了一个技术挑战：定子电感极低。电感过低会导致电机运行时电流纹波增大，一定要通过外部滤波器补偿，或提高开关频率 这两种方案都会带来额外的损失。

  这就引出了两个核心问题：包含电机和滤波器的 iPSM 系统，是否比传统 PSM 更高效？是否更轻、更具成本优势？

  Vaionic 通过大量的仿真与实测，给出了肯定的答案 而核心突破口，就在于 “滤波器的设计自由”。

  传统 PSM 的滤波器设计往往受限于电机的内部空间、材料选型和结构约束，优化空间极小。而 iPSM 的滤波器是完全独立的外部部件，拥有极高的设计自由度，这成为了 iPSM 系统超越传统 PSM 的关键。

  材料自由：可选择与电机完全不同的铁芯材料，根据损耗与成本需求灵活搭配；几何优化自由：滤波器的结构几何可以独立设计，无需适配电机内部空间，最大化提升滤波效率；饱和效应利用自由：可以有意利用滤波器铁芯的饱和效应，优化特定工况下的性能（传统 PSM 中，饱和效应往往是需要避免的负面因素）；绕组尺寸自由：绕组的匝数、线径等参数可自由选择，无需受限于定子的结构约束。

  Vaionic 通过大量测试，验证了滤波器关键参数对 iPSM 系统性能的影响：

  电感值（L）：不同电感值会直接影响电机的连续转矩与峰值转矩。测试显示，在 8 绕组匝数、20% 饱和率的条件下，电感从 10H 提升至 100H，电机的峰值转矩可维持在 350Nm 左右，连续转矩稳定在 180Nm 上下，性能表现稳定；饱和率（S）：饱和率从 0.1% 提升至 50% 时，电机的连续转矩与峰值转矩并未出现非常明显衰减，说明有意利用饱和效应是可行的，且不会显著影响性能；绕组匝数（z）：在 60H 电感、20% 饱和率的条件下，绕组匝数从 6 匝增加到 13 匝，电机的连续转矩可稳定在 120-180Nm 之间，峰值转矩维持在 300-350Nm，适配不同车型的性能需求。

  同一电机可适配多种性能需求：通过调整滤波器的电感、饱和率、绕组匝数，一款 iPSM 电机能够完全满足不同细分市场（A/B/C/C/D 级）的性能要求，无需为不同车型单独开发电机，大幅度降低研发成本；损失可控：滤波器的损失能够最终靠材料与几何优化降到最低，且滤波器不会产生因转子磁场导致的频率相关损失（这是传统 PSM 定子铁损的核心来源），整体系统损失反而低于传统 PSM；兼顾热管理与安全：降低滤波器电感会受到电机热约束和主动短路要求的限制，但设计自由让工程师可以在 “损失、性能、安全” 三者之间找到最优平衡点。

  为了验证 iPSM 系统的效率，Vaionic 设计了 6 种不同参数的滤波器方案（核心参数如下表），并在 WLTP 循环中进行了损失测试。

  测试结果为，iPSM 系统在 WLTP 循环中的损失表现远超传统 PSM：

  总损失明显降低：6 种设计的具体方案的总损失均低于传统 PSM，其中 Design 4（60H 电感、5% 饱和率）的损失最低，核心原因是 “零定子铁损”，且滤波器的铁损与铜损可控；损失分布更合理：iPSM 系统的损失大多数来源于滤波器的铜损与铁损、电机的转子铁损 / 磁体损耗，以及少量的风阻和轴承损失，没有了传统 PSM 中占比超 50% 的定子铁损；适配不一样的需求：Design 1-6 可根据车型需求调整 追求极致效率可选择 Design 4，追求成本平衡可选择 Design 2，追求高性能可选择 Design 6，灵活性极强。

  结论很明确：包含电机和滤波器的 iPSM 系统，在 WLTP 循环中的效率显著优于传统 PSM。

  除了效率，重量和成本是新能源汽车产业的另一核心诉求 iPSM 在这两方面同样表现突出。

  定子材料节省：iPSM 的定子无需铁芯，铜用量也因绕组优化而减少，定子整体重量大幅度降低；转子重量优化：无铁芯设计让定子与转子之间的轴向力大幅度降低，转子无需厚重的结构支撑，进一步节省了磁体和冲压件的材料用量；滤波器重量可控：虽然增加了外部滤波器，但滤波器的铁芯和铜用量远低于传统 PSM 的定子铁芯用量 总的来看，iPSM 系统的总活性材料重量（定子 + 转子 + 滤波器）明显低于传统 PSM。2. 成本优势：Tier 1 验证的可信度

  重量的降低直接带来了材料成本的下降，而简化的制造工艺逐步降低了生产与装配成本。更重要的是，Vaionic 的 iPSM 设计已通过德国 Tier 1 供应商的成本评估与验证 专业供应商的认可，证明了 iPSM 在规模化生产后的成本优势是切实可行的，而非实验室阶段的理论值。

  总结来看，iPSM 系统不仅比传统 PSM 更轻，更在材料成本、制造成本、装配成本上形成了全面优势。

  Vaionic 的 iPSM 通过 “无铁芯定子” 这一核心创新，不仅解决了传统 PSM 的效率痛点，更在重量与成本上实现了突破，其核心价值可概括为三点：

  传统 PSM 的效率优化多是 “减少损失”（如降低铜损、优化铁芯材料），而 iPSM 直接 “消除” 了占比最高的定子铁损，从根源上提升了效率。同时，滤波器的设计自由让系统损失可控，WLTP 循环中的实测表现证明了其优越性。

  iPSM 的电机本体与滤波器分离设计，让一款电机能够最终靠调整滤波器参数适配 A 到 C/D 级的所有车型，大幅度降低了车企的研发成本与供应链复杂度，同时简化了生产与装配流程。

  传统电驱动系统中，效率、重量、成本往往是 “权衡取舍” 的关系（如提升效率可能增加材料成本），而 iPSM 通过结构创新，实现了三者的 “全面优化” 效率更加高、重量更轻、成本更低，且这一优势已通过 Tier 1 供应商的验证，具备规模化落地的基础。

  对于新能源汽车行业而言，iPSM 的出现不仅是一次技术创新，更是对电驱动系统模块设计理念的重构 当 “无铁芯” 成为可能，效率与成本的边界被重新定义。随技术的进一步成熟与规模化应用，iPSM 有望成为未来电驱动系统的主流方向，为新能源汽车带来更长续航、更低成本、更优驾乘体验。

  原文标题:无铁芯定子革命！Vaionic iPSM 重新定义电驱动效率与成本边界