用于混合動力汽車的輕量化電機(jī)結(jié)構(gòu)

新能源汽車

用于混合動力汽車的輕量化電機(jī)結(jié)構(gòu)

汽車行業(yè)正朝向節(jié)能、安全和環(huán)保的方向發(fā)展。混合動力汽車因其具有無污染、動力源多樣和能量轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但是，純電動模式下續(xù)駛里程短的限制始終阻礙混合動力汽車的進(jìn)一步推廣。若能在保證汽車安全和動力性要求的前提下，實(shí)現(xiàn)整車輕量化，便可以進(jìn)一步減少燃油消耗，增加續(xù)駛里程。對混合動力汽車的輕量化涉及到對電機(jī)的輕量化。然而，對于傳統(tǒng)的電機(jī)結(jié)構(gòu)，當(dāng)減輕電機(jī)質(zhì)量時，往往會降低電機(jī)的功率輸出。為解決該問題，提出一種新結(jié)構(gòu)的電機(jī)，其可以在實(shí)現(xiàn)輕量化的同時，保證電機(jī)的功率輸出。

在給定電機(jī)輸出功率的前提下，傳統(tǒng)電機(jī)的質(zhì)量與電機(jī)尺寸相關(guān)，電機(jī)尺寸則取決于電機(jī)內(nèi)定子的尺寸。傳統(tǒng)電機(jī)的定子包括鐵芯和線圈兩部分，線圈通過分布式繞組設(shè)計，沿定子軸向安裝在鐵芯中。這種結(jié)構(gòu)的定子雖然安裝簡單，但是不同鐵芯內(nèi)纏繞的線圈在鐵芯兩端相交，使定子兩端的體積較大。若能改變這種設(shè)計，則可以減小電機(jī)定子尺寸。在新結(jié)構(gòu)的電機(jī)定子設(shè)計中，首先改變了鐵芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將原本的軸向孔改為徑向環(huán)形孔；之后將原本軸向安裝的線圈改為沿定子徑向安裝，從而消除了定子兩端多余的線圈。為保證生成較強(qiáng)的氣隙磁場，經(jīng)對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行電磁回路分析，結(jié)果表明，通過增加線圈直徑可保證生成較強(qiáng)的氣隙磁場。對新結(jié)構(gòu)的電機(jī)進(jìn)行仿真的結(jié)果表明，與傳統(tǒng)電機(jī)相比，采用新結(jié)構(gòu)的定子使電機(jī)的最大扭矩從原本的307Nm增加至315Nm、最大輸出功率從原本的124kW增加至135kW、電機(jī)寬度減小9.2%、高度降低9.7%、總體積減小17.5%、總質(zhì)量減輕23%。

Masashi Inoue et al.SAE 2016-01-1225.

編譯：李臣