黄苏融教授在谈到ev永磁驱动电机新技术发展趋势时提出三合一动力总成,ipm永磁电机转子结构,扁线绕组,新结构新材料电机已经是大势所趋,提升nev电机体积和重量密度、可靠性和nvh舒适性,降低能耗和成本将是未来开发新能源汽车电机的主要目标,具体体现在以下方面:
1. 高频高速永磁化,电机-传动-驱动集成化,动力总成轻量小型化、高可靠低成本。
● 高频电机的高频集肤效应,涡流损耗、绝缘材料、emc的挑战;
● 高速转子结构及材料的机械性能挑战;
● 高频高速电机nvh的挑战,尤其是高频尖锐声。
2. 扁线电机及其内油冷技术
nev对功率密度越来越苛刻,具有功率密度高的扁线电机是重要的技术路线之一。
● 理论上圆线变成扁线,增加20~30 铜面积,等同于增加20~30 功率。
● 槽满率高,提升电机槽及绕组的热传导,降低温升;提高电机槽的等效刚度,有利于nvh。
● 绕组端部短,节省空间。
挑战:
● 扁导体绕组集肤效应显著,频率越高,交流电阻及铜耗越大;薄型扁导体及其绝缘层材料的热、电、机械应力以及与变速箱油的兼容性,高温老化与失效;材料服役特性数据库。
● 设备要求高、投资大,工艺复杂;系列化设计困难。
3. 高冷却效率技术,减小体积,提高电机功率密度。
水冷电机:一种机壳液冷技术,当前驱动电机的主流冷却技术。水冷机壳,电机内部的热源通过层层材料传递到机壳水道;由于绕组无法直接冷却,并且绕组与铁心之间的绝缘材料热传导差;导致绕组温升过高,制约了电机功率密度提升。
油冷电机: 一种直接冷却的高冷却效率技术,未来技术发展趋势。
(1)水冷机壳+内油冷定子组件/转子组件;
(2)油冷机壳+内油冷定子组件/转子组件;
特斯拉、丰田、日立、宝马、日产聆风、精进电动的油冷电机已在量产车中使用。
挑战:电机本体的电工材料与油的兼容性,油密封与油道设计、供油方式和油泵等多种技术协同满足。
4.主流驱动电机产品技术
多层ipm电机+轻稀土+少稀土;提高功率/转矩密度、降低成本
5.分布式驱动及其轮毂/轮边电机
6. 新结构新材料高密度电机
轴向磁场和横向磁场拓扑结构、非晶合金、smc等
7. 新型混合动力电驱动系统
evt 双机械端口能量变换器
8. 新型电驱动动力系统
磁力齿轮+电机集成系统,游标电机等
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