无知无畏-常温超导下的新能源汽车电机等领域的胡思乱想

Odmu

     2023年7月25日，韩国研究人员宣布成功合成了世界首个室温常压超导体——LK-99，如果真的可以大规模生产常温常压下的超导材料，对世界来说，毫无疑问绝对是百年未有之大变局！假设我们真的找到常温常压下的超导材料，并实现了商业化量产，在此胡乱想一下超导材料普及应用下的场景，欢迎电机及各行各业的专家提出批评指正、补充和讨论。
一.        汽车行业
1.驱动电机
     电机人谈尽电机事，首先当然是说电机，超导材料对电机来说当然意义重大，对电机行业来说是重新洗牌。如果用超导材料做汽车电机，体积重量小，发热少，毫无疑问直接可以达到汽车驱动的终极目标——做轮毂电机了！用超导材料做电机，超导线圈产生大电流，大电流产生大磁场，转子可以直接淘汰怕热且昂贵的稀土永磁体和笨重的铁芯，极大降低了电机重量和转子的转动惯量；超导材料的电机，引出线可以做得很细，出线盒可以做小；因为电阻为零，电机几乎不发热，油冷水冷都不需要了，壳体设计可以不考虑散热，又是减重降本；超导材料使磁悬浮轴承也很容易做了，电机用上磁悬浮轴承，机械损耗也是零；因为没有散热，电机内部可以做成真空，超导线圈电流大，电压可以减小，真空下也不用担心电气间隙；这样，铜耗、铁耗、机械损耗、风阻都消失殆尽！这样，没有机械和空气噪声，只剩下的电磁噪声，因为电机内部为真空，电磁噪声不能通过电机内部的空隙，电机机座对侧振动产生的噪音及转子产生的噪音不能穿过电机，无法叠加，会有很好的NVH性能，电机外壳还可以裹上声学包，不怕散热问题。总之，常温常压的超导电机，电机的温升、噪音、成本、体积、重量问题都可以得到极大的优化，汽车的百公里加速时间要多少有多少。
2.电池
     用超导材料做电池的主要效果
1）高能量密度：常温常压超导材料可以提供更高的能量密度，这意味着电池可以做到体积小、重量轻，延长汽车的续航里程。
2）快速充电：超导材料可以支持更高的电流密度，从而实现更快的充电速度。这将减少电池充电时间，提高用户的使用便利性和体验。
3）长寿命：常温常压超导材料的使用可以降低电池内部的电阻，减少能量损耗和热量产生，从而延长电池的寿命和稳定性。
     也就是说，仅仅电池能量密度高、快速充电，长寿命就已经轻松碾压燃油车甚至混合动力车了！
     也许电化学电池会被淘汰，取而代之的是超导储能电池，或超级电容电池（特斯拉已经在搞了）。
3.其他电气件
     毫无疑问，用超导材料做的控制器及电气元件，芯片发热低，线束发热也低，几乎不发热，整车用电效率非常高，本人不擅长用电，巨大的优化空间就留给各位大牛了。
4.底盘
     有了超导材料，能用很小体积的线圈产生强大的磁场，很多零部件都可以实现电磁化了。
1）悬架，可以做成电磁主动悬架，减震器就是用超导材料做的直线电机。
2）制动，制动系统可以取消，仅靠四轮驱动电机的冗余设计，强大的电磁力可以实现电磁紧急制动，当然也是高效的能量回收。
3）车轮，当然是驱动电机集成到轮毂上了，超轻的电机，再加上前面提到的取消传统的制动系统，甚至索性把主动悬挂集成到轮毂内，这点米其林N早就能做出样车了，超导时代还做不到？说到轮胎，似乎超导材料对轮胎的优化一点促进作用都没有，其实不然，肯定有的，有兴趣可看后面的瞎猜逻辑。
4）        转向，自然还是EPS助力转向了，超导时代，转向电机当然和驱动电机一样，性能好得不得了。
5.车身
     车身跟常温常压超导材料有什么关系？有的，车身主要材料是钢、铝、塑料甚至碳纤维等材料，材料的成本构成，归根结底是人力和能源，从机械化、自动化到人工智能，工业材料的人力成本占比越来越低，这是趋势；超导时代，能源成本将大幅下降，请看后面荒诞的想象。总之，这些车身材料成本降低了，车身就可以任性用强度更高、更轻的材料了，比如横梁、纵梁、ABC柱可以全用最高强度的热成型钢，还可以用成本低廉超轻的高性能简洁化的全铝一体式车身。
二．人工智能
     众所周知，算力、算法、数据决定人工智能的水平，芯片采用超导体，发热问题彻底解决，毫无疑问将极大地提高算力，计算机算力的提高又进一步促进超导材料的进步。
三．能源产业
1.核电
    有了常温超导材料，核聚变的磁场约束线圈将不需要昂贵的设备维持低温，有生之年大概率可以看到核聚变电站商业化了。
2.西电东送
    即使高压输电，由于电阻的损耗也有15%，超导时代，我国西部沙漠，随便取一块用于光伏发电，储能容易，低压无损输电，内蒙古或海上的风电，低压无损输电，即使没有核电，由于成本降低而增加风光电站，超导时代用电量的减小，能源也基本够用了。
四．医学
     超导技术将在医学成像（如磁共振成像）中发挥更大作用，提高分辨率和减少成像时间，有助于更准确的诊断，同时，超导材料在医疗设备制造方面也可能有创新应用，比如人工心脏的体积将会更小，重量将更轻；超导材料还可以用于制造更小、更精密的手术工具，实现微创手术，缩短康复期。
五.手机家电
     手机用了超导材料，电池体积和重量缩小，芯片发热低，超长待机……也许那时的手机是折叠屏幕，或VR、脑机接口已普及，不再使用手机了。家电和电脑都是低能耗的，全都会重新设计。
六．其它交通出行
    超导材料的普及，将极大地降低磁悬浮列车和轨道的制造和使用成本，磁悬浮列车经过我偏远山村的家乡不是梦。和汽车一样，用在飞机上的电池体积重量减小和能量密度提高、电机体积重量减小和功率密度提高、更多的轻量化材料使用在飞机上、更高效的能源利用率，都使客机、货运机、战斗机实现电动化。同理，轮船也一样。
     等到普及超导材料那一天，传统电缆、石油和天然气、燃油车、传统的电子元件、化学电池、内燃机、减速箱、高压变压器、硅钢片、永磁体、部分金属轴承、电机水冷机座等产业都将会淘汰，但相信这些相关企业不会坐以待毙，而是跟随时代潮流，相继转型。
     总之，超导材料将促进人类科技爆炸性提高，写了那么多，该洗洗睡了，做个美梦也好。明天周六，一觉醒来，仍是家徒四壁，懊恼之下灰溜溜起床加班搬砖去了。

heyulin

写的不错，牛掰！！！！！！！

苏二帆

只能说超导体影响的领域还是很大的，

Odmu

我说的是假设，超导时代应该没那么快到来

古列

希望室温超导时真的