小型交流电机

贝博体育艾弗森代言:技能|轿车电驱体系小型化和轻量化现状及趋势

国内厂商关于轿车电动化的目光要点聚集在动力电池体系上,而关于驱动体系商场主导权抢夺的首要是国外的

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贝博体育艾弗森代言:技能|轿车电驱体系小型化和轻量化现状及趋势
发布时间:2022-09-15 01:17:58   来源:贝博体育艾弗森代言

  国内厂商关于轿车电动化的目光要点聚集在动力电池体系上,而关于驱动体系商场主导权抢夺的首要是国外的零部件大厂。本篇小编带我们一同重视相同潜力巨大的驱动体系电动化商场最新动态。

  随同轿车电动化的快速开展,影响电动轿车驾驭性能及本钱的驱动体系估计也将进入飞速生长阶段,各式各样的公司展开了剧烈的主导权奋斗。从所谓的大型电器材供货商,到电机、逆变器等大型车载零部件制作商、以及供给功率器材和无源器材的抢先设备制作商,各家企业都加强了新产品的开发、以及出产开发体系的强化。

  环绕驱动体系的开发竞赛日益剧烈。因为现在还没有把握肯定主导权的零部件制作商,各种供货商鱼龙混杂,都加大了产品开发的投入力度。

  日本电产之前首要出产用于电动制动器的EPS电机,现在则开端商业化具有更高输出功率的驱动电机。未来还计划自产逆变器和减速器,进行一体化出售。到现在为止,在车载范畴主营电动转向电机(EPS电机)、电动制动器用处的中小型电机、以及短距离运送用处的商用低速驱动电机。往后,则将全面进入驱动体系事务。该公司2017年9月发布的以小型轻量为主打的新产品‘E-Axle’便是这一信号的“先行官”。

  驱动体系供应链“上游”侧的元器材制作商也正在进入“下流侧”的逆变器事务。例如,2016年TDK与东芝协作成立了开发,出产和出售逆变器的合资公司,估计2018年会正式开端产品的出售。

  在轿车范畴,TDK原本在电动机用钕磁铁和混合动力轿车DC-DC转换器中具有优势,再添加一个逆变器作业,希望由此强化其整个轿车电子相关事务。

  此外,专攻逆变器所需功率器材的富士电机,把握逆变器输入侧装置的滑润薄膜电容器绝大部分份额的松下等等公司,都参加到了逆变器的商业化竞赛中。

  依据英国调研公司IHS Market的猜测,电动轿车将在2020年左右开端迅速添加,至2029年电动轿车将占到一切轿车出货量的一半左右。

  提到电动轿车电机,现在为止干流的轿车厂商针对HEV或许PHEV首要都是采纳内部出产的体系。可是往后,跟着电动轿车的添加,估计轿车厂商外部收购的需求会添加。例如,本田与日立轿车体系(日立AMS)在2017年7月联合组队,成立了开发,出产和出售电动轿车驱动电机的合资公司,估计面向数量巨大,降本要求激烈的一般价格段电动车辆电机,本田会首要考虑从这个新公司进行收购。

  此外,中国商场从2018年开端将施行“NEV法规”,2019年开端对新能源轿车出售份额进行规则,由此能够预见未来驱动体系商场将会进一步大幅添加。

  因为大部分轿车厂商都自己出产驱动体系相关产品,所以现在没有商场份额相当大的厂家存在,包含大型零部件供货商在内的职业新参加者,简直都处于同一同跑线上。因而,各家之前专攻电机、电频器、或减速机的厂家,都参加到了新产品开发与出产体系强化的运动中,以此迎候竞赛。

  例如,德国零部件供货商博世开发了一种集成了电机,逆变器和减速机的小型化驱动体系,运用该体系作为兵器,博世有望使其驱动体系事务添加到10亿欧元(约合1300亿日元)的规划。

  在轿车逆变器方面大有优势的三菱电机也现已开端添加出产设备,出资约70亿日元在姬路制作所広畑工厂内建设了新的厂房,新厂房不是单纯的添加电动轿车逆变器产能,而是强化包含了起动功用与发电功用的“电动发电机”的全体出产体系。

  环绕驱动体系的首要竞赛主轴便是高效化,小型轻量化以及本钱下降。许多制作商都企图经过整个驱动体系来完成这些方针,而不是依托比如电机、逆变器或减速器的单个单元。

  2016年后(HEV)上选用的全新结构驱动电机。与传统的驱动电机比较,在坚持相同输出和扭矩的情况下,体积和分量别离削减了大约23%。因而,包含逆变器和减速器在内的i-MMD驱动体系的小型化成为可能。现行雅阁的HEV款中选用的2电机驱动体系(电机与发动机),与运用惯例电机比较,高度缩减了9.2%,宽度缩减了9.7%。

  因为驱动体系变小,能够轻松地横向布置到更多车型上。而选用惯例电机的驱动体系尺度,能够横向布置的,以sedan车型为主,也就2~3款车型。

  本田将以新式结构电机为规范,依据各个车型的要求稍作修正,然后应用到各种HEV车型上。经过批量出产结构大致相同的电机,然后下降零件的收购本钱和制作本钱。

  为了完成电机小型化,本田添加了绕线的占积率(空间中铜的份额),使定子变小。经过运用大截面的方形导线作为线%。 在传统的电动机中,运用薄的圆形线圈,占积率一般只能到达48%。

  为了使定子小型化,线圈运用截面积大的方形导线(a)。与传统的圆形线圈比较,方形导线%。可是,因为和圆线比较方线变粗,导体(铜)中的“过电流丢失”会增大。一般经过增大定子的槽宽度或减小每个线圈的厚度来减小过电流损耗(b)。

  为了完成小型化,本田一起还缩短了从定子杰出的线圈部分(“线圈结尾”)。本田技能人员以为线圈结尾部分“对电机作业没有奉献”。

  为了缩短线圈结尾,选用了新的绕线结构办法。首要,将矩形线圈塑构成U字形,以构成“并排切割线圈”。接下来,将该切割线圈从定子铁心的轴方向刺进。之后,将刺进侧以及对侧伸出的线圈前端焊接在一同而构成线圈。

  新的绕线工艺,需求出资新的制作设备。与传统工艺比较,新工艺不需求绳子绑缚,也不需求将线圈结尾压扁,然后更易于自动化。由此完成高功率大批量出产,本钱也能下降。根据对未来电动轿车需求大幅添加的预期,本田采纳了这样的具有大批量出产优势的工艺。

  还有一点立异便是考虑到驱动电机产值的添加,定子选用了低本钱易收购的电磁钢板。一般来说,定子是经过堆叠多层薄磁钢片制成的。但是,薄的电磁钢片制作难度大且价格昂贵。为了下降本钱,本田终究运用了比惯例电机更厚的电磁钢板。传统产品的厚度为0.25mm,但本田选用的厚度为0.3mm,这个厚度流通量很大,不光廉价,并且易于收购。

  近年,关于电动车辆驱动体系的一体化研讨十分活泼,经过电机、逆变器,减速齿轮3个部件一体化,能够完成高效、小型和轻量化,一起下降本钱。而将驱动体系装置在车轮内的轮毂电机,更是进一步推动了小型化和轻量化。

  机电一体化活泼的原因在于能够完成驱动体系的小型轻量化以及下降本钱,进步功率。如果是电机与逆变器一体,逆变器装备在电机周围,衔接电机与逆变器的线束就能够缩短或许置换。由此,减小了尺度和分量,还下降了线束发生的损耗。又如果与减速箱一体,那齿轮的润滑油和电机的冷却油就能够共用,精简了冷却组织,能够轻松完成小型化。

  例如,博世出产的电机、减速箱、逆变器三位一体的驱动体系,与传统驱动体系比较,体积得到了大幅减小。

  三位一体的驱动体系计划不止一家,例如博世,GKN Driveline,三菱电机和舍弗勒。不只完成了逆变器与电机之间的衔接配线缩短,尺度更小,还下降了衔接部位的电力损耗,提高了驱动体系功率。

  各家制作商为了使产品具有吸引力,在其展出的机电一体化驱动体系上,充分地运用自家所长,添加附加功用。

  例如博世的三位一体驱动体系,电机的最大输出功率可到达50~300kw,电机与减速箱组合体系的最大扭矩可到达1000~6000Nm的广大规模。

  德国大陆集团,乃至还开发了一套具有充电功用的驱动体系,除了电机,减速箱与逆变器,还集成了充电电路。此电路由用于辨别AC / DC的辨别电路、电流途径的开关电路,噪音按捺电路等回路构成,运用此附加电路,与逆变器以及另行预备的DC-DC转换器,完成为车载二次电池充电。

  机械零件具有优势的厂商则是将减速器作为了强项。例如,舍弗勒(Schaeffler)公司,在三位一体的驱动体系中运用了减速比约为15的高速减速器。其他公司的减速器一般减速比约为10,即便高速也最多13左右。减速比越高,作为体系越简单进步转矩。因而,与减速比为10左右的驱动体系比较,能够在运用高速旋转的小型电动机的情况下取得相同的扭矩,也便是说,完成了小型化。

  驱动体系小型轻量化最前沿的技能便是轮毂电机(以下称IWM)成为可见实际。IWM有许多长处。例如,将发动机或电机的驱动力传输给到车轮的传输组织能够省掉,使得驱动功率提高与车辆空间扩展成为可能。此外,还能够独立地精准操控4个车轮的操控力,由此能够避免车轮打滑和空转等,进步了安全性。一起还能按捺转弯时发生的歪斜翻滚,或许忽然加快或急瞬时车体前后的摇晃,进步了舒适性。此外,还有一个长处是四轮驱动车简单追加产品系列。前轮驱动(FF),或后轮驱动(FR)的车辆上添加2个IWM的话,就能够小改动轻松完成四驱化。

  将电机、减速箱,逆变器3个一起装置到车轮内的话,尺度仍是太大。即便将逆变器装置在车体侧的场合,逆变器的数量会跟着电机数量的添加而添加,因而对小型化的需求仍是激烈。并且自身驱动体系就存在小型化需求,所以需求逆变器尺度能进一步减小。换句话说,逆变器的小型化是加快电动化的要害。

  作为逆变器小型化的主力集聚了轿车职业很多等待的产品便是SiC(碳化硅)功率器材。与现有车载逆变器中运用的Si功率器材比较,逆变器功率损耗能够显着下降到一半一下。损耗减小,即发热量削减,由此能够减小逆变器尺度。

  能够发挥SiC功率器材优势的逆变器和驱动体系的相关研讨和开发正在蓬勃开展。例如,芝浦工业大学电气工程学科专门研讨电机技能与机电一体化技能的教授赤津観先生的研讨团队,就试做了用于逆变器的小型SiC功率模块。

  上述模块中,半桥电路由SiC MOSFET与SiC肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode, 缩写成SBD)组成。SiC功率器材因为损耗小,合适小型化。

  从事驱动体系开发的各厂家负责人纷繁发表意见“2020年之后量产的下一代产品将以SiC逆变器为条件去考虑规划。如果能保持现有的SiC功率元件的降价脚步,则这一产品优势显着,是完全能够运用的”。

  由此,能够预见2020年后,车载用处上大规划运用SiC功率器材,逆变器以及驱动体系的小型化将会不断推动吧。


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  • 感应马达2IK6GN-C/2GN100K
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