本田采用横向磁通电机结构减少电动车动力总成长度

2013-04-27 18:49:33来源: 盖世汽车网 关键字:本田  采用  结构  减少

为了减少电动车中电机的轴向长度本田目前正在开发一款横向磁通电机(Transverse Flux motor)。在2013汽车工程师年会上,工程师对这款新型三维磁通电机原理进行了阐述

与传统使用铁芯定子绕组线构成的电机相比,这款横向磁通电机由软磁复合材料(soft magnetic composite,SMC)定子和线圈组成。这款电机总共只有5个部件,此外,它引发了新的技术话题,即如何进一步提升电动机效率以及矩形波形线圈的生产开发技术。

本田的IMA混合动力系统在内燃机和无级变速箱之间安置了一个电机,由于电机的轴向长度使动力总成的宽度增加。为了使IMA混动系统能够在更多车辆架构中方便搭载,需要缩短电机的轴向长度,从而使动力总成整体宽度缩短。

为了缩短电机轴向长度,工程师决定从减少线圈末端长度着手,提出了横向磁通电机方案,由于线圈末端不直接提供扭矩,因此不会对电机性能造成影响。最初的横向磁通电机原型采用的是内部环形线圈。这项设计随后被用来应对磁性饱和短路现象。

凸极集中绕组电动机的定子中,包含110个齿牙,横向磁通电机通过三维定子磁芯以及两个矩形波浪形成简单的定子结构

然而,由于软磁性复合材料的铁损特性,原始设计的电机效率相对较低,电磁效率仅为79.1%。另外,矩形线圈的制造工艺与圆形线圈也有所不同。工程师因此利用矩形波浪线圈作为一个折中的方案。

为了提升电机效率,工程师对软磁性复合材料芯子的结构以及生产条件参数进行了研究,然后得到了减少磁性损失的方案,电机中的磁滞损耗和涡轮损耗带来的磁性损失将得到抑制。

要减少磁滞损耗,首先需要降低铁粉的矫顽力,矫顽力形成的主要因素是在压缩过程中铁粉的晶界以及压实过程中铁粉的张力所致。因此,他们试图通过将铁粉进行退火处理增加铁粉晶粒的体积,并通过增加压实后热处理的温度防止铁粉张力过高。

由于绝缘涂层在铁粉压实或650℃的热处理过程中会遭到破坏,因此需要减少电机的涡流损耗,必须使绝缘涂层的铁粉保持原始状态。



采用矩形波浪线圈的横向磁通电机比传统横向磁通电机在长度上减少了32%

铁粉的压实过程会破坏氧化镁涂层,关于这一点,可以通过减少铁粉表面的粗糙度以及提升压实过程中的流动性得以缓解。因此,工程师利用离心粉碎机减少铁粉表面的粗糙度,并增加树脂粘合剂的体积以及使用润滑剂的量,以改善铁粉压实过程中的流动性。

研究者利用一层线圈保护膜满足矩形波浪线圈的成形性以及绝缘性的要求,同时他们开发出一种能够满足生产矩形波浪线圈需求的绕组和冲压成型工艺。

线圈膜利用压铸工艺制成,而其材料则选用全氟烷氧基树脂(perfluoroalkoxy resin,PFA),该材料具有良好的延展性并且在制造过程中能够帮助线圈膜成型更加快速。而线圈绕组在制造时,导线分别散绕在线圈外侧,工程师利用三维可移动冲压成型法将原来的圆形线圈弯曲成带有矩形波浪的线圈,因此在相同量的材料下,线圈的直径得到减小。

制造的得到的原型横向磁通电机,其峰值扭矩达到140牛·米,实验证明其电磁效率从79.1%提升至了83.7%。

关键字:本田  采用  结构  减少

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2013/0427/article_7048.html
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