用于混合动力汽车的轻量化电机结构

新能源汽车

用于混合动力汽车的轻量化电机结构

汽车行业正朝向节能、安全和环保的方向发展。混合动力汽车因其具有无污染、动力源多样和能量转换效率高等优点被广泛应用。但是，纯电动模式下续驶里程短的限制始终阻碍混合动力汽车的进一步推广。若能在保证汽车安全和动力性要求的前提下，实现整车轻量化，便可以进一步减少燃油消耗，增加续驶里程。对混合动力汽车的轻量化涉及到对电机的轻量化。然而，对于传统的电机结构，当减轻电机质量时，往往会降低电机的功率输出。为解决该问题，提出一种新结构的电机，其可以在实现轻量化的同时，保证电机的功率输出。

在给定电机输出功率的前提下，传统电机的质量与电机尺寸相关，电机尺寸则取决于电机内定子的尺寸。传统电机的定子包括铁芯和线圈两部分，线圈通过分布式绕组设计，沿定子轴向安装在铁芯中。这种结构的定子虽然安装简单，但是不同铁芯内缠绕的线圈在铁芯两端相交，使定子两端的体积较大。若能改变这种设计，则可以减小电机定子尺寸。在新结构的电机定子设计中，首先改变了铁芯内部结构，将原本的轴向孔改为径向环形孔；之后将原本轴向安装的线圈改为沿定子径向安装，从而消除了定子两端多余的线圈。为保证生成较强的气隙磁场，经对该结构进行电磁回路分析，结果表明，通过增加线圈直径可保证生成较强的气隙磁场。对新结构的电机进行仿真的结果表明，与传统电机相比，采用新结构的定子使电机的最大扭矩从原本的307Nm增加至315Nm、最大输出功率从原本的124kW增加至135kW、电机宽度减小9.2%、高度降低9.7%、总体积减小17.5%、总质量减轻23%。

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

编译：李臣