用于混合動力汽車的輕量化電機結構

新能源汽車

用于混合動力汽車的輕量化電機結構

汽車行業正朝向節能、安全和環保的方向發展。混合動力汽車因其具有無污染、動力源多樣和能量轉換效率高等優點被廣泛應用。但是，純電動模式下續駛里程短的限制始終阻礙混合動力汽車的進一步推廣。若能在保證汽車安全和動力性要求的前提下，實現整車輕量化，便可以進一步減少燃油消耗，增加續駛里程。對混合動力汽車的輕量化涉及到對電機的輕量化。然而，對于傳統的電機結構，當減輕電機質量時，往往會降低電機的功率輸出。為解決該問題，提出一種新結構的電機，其可以在實現輕量化的同時，保證電機的功率輸出。

在給定電機輸出功率的前提下，傳統電機的質量與電機尺寸相關，電機尺寸則取決于電機內定子的尺寸。傳統電機的定子包括鐵芯和線圈兩部分，線圈通過分布式繞組設計，沿定子軸向安裝在鐵芯中。這種結構的定子雖然安裝簡單，但是不同鐵芯內纏繞的線圈在鐵芯兩端相交，使定子兩端的體積較大。若能改變這種設計，則可以減小電機定子尺寸。在新結構的電機定子設計中，首先改變了鐵芯內部結構，將原本的軸向孔改為徑向環形孔；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。為保證生成較強的氣隙磁場，經對該結構進行電磁回路分析，結果表明，通過增加線圈直徑可保證生成較強的氣隙磁場。對新結構的電機進行仿真的結果表明，與傳統電機相比，采用新結構的定子使電機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、電機寬度減小9.2%、高度降低9.7%、總體積減小17.5%、總質量減輕23%。

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

編譯：李臣