车用驱动电机技术发展

低损失高磁通密度 纳米结晶软磁性材料
2.1 硅钢片
• 转子冲片
• 高磁感； • 高强度/高机械特性；
牌号
27PNHF1600 27PNF1500 35PNT650Y
铁损（W/kg）
W15/50
W10ຫໍສະໝຸດ Baidu400
2.25
14.0
2.03
13.3
8.5
45.0
磁感（T） B50 1.69 1.65 1.66
屈服点 （Mpa）
355 410 700
硬度 （Hv1）
200 210 230
上表数据摘自韩国POSCO钢铁公司产品 册
2.2 永磁体
• 高温度特性
• 高温下的内禀退磁曲线 • 高温下的退磁曲线
内禀退磁曲线的方形度 退磁曲线的线性度 高Hcb，高Hcj 低温度系数
国内某厂家
Honda CIVIC磁钢
• 设计理念5——非对称磁极
1. 减小饱和程度； 2. 增加单方向Lq电感
1.1 设计技术的发展
• 设计理念6——非均匀气隙设计技术 • 转子； • 定子；（较少应用）
• 特点1：有效降低齿槽转矩/转矩脉动 • 特点2：有效降低反电势的谐波分量
1.1 设计技术的发展
• 设计理念7——转子分段斜极技术
• 仿真和试验对比的开展
• 电磁性能验证
• 铁耗的对比
• 散热性能验证不足
• 端部绕组和槽内绕组的温差验证 • 其他部位温度的（如轴承）验证
• 机械性能仿真验证不足
• 结构合理性 • 冷却结构的水阻 • 结构件的机械安全性 • 放水防尘性能
四、我们的现状
• 关键零部件的技术条件研究不够深入
• 硅钢片
• 绕线、嵌线技术研究
• 线圈的现状对定子参数的影响； • 嵌线方法技术对定子参数的影响； • 机器自动下线：？？？
四、我们的现状
• 设计技术研究现状
• 多物理场耦合仿真设计的开展
• 电磁场与热场的耦合 • 结构件机械性能仿真 • 冷却结构的水阻/散热仿真
• 先进设计理念的研究与尝试 • 设计与先进工艺的结合不足
• 机器自动下线和定子槽的设计 • 自动化装配机器和装配结构设计
四、我们的现状
• 技术验证研究现状
• 机器自动下线 • 转子灌封 • 定子浇环氧封装
三、发展趋势
• 高可靠性，长寿命
• 电气可靠性
• 绝缘性能(绝缘结构，绝缘材料，绝缘处理工艺)
• 机械可靠性
• 耐振动 • 防水防尘
• 耐严酷环境的可靠性
• 接插件 • 电缆线
主要内容
一、设计制造技术的发展 二、主要原材料的发展 三、发展趋势 四、我们的现状
• 交流磁化特性与直流磁化特性的区别； • 高速时铁损的计算； • 屈服强度、硬度等的要求；
• 磁钢
• 技术要求粗放型； • 验收标准缺乏；
• 漆包线
• 缺乏技术验证，如耐电晕性能；
四、我们的现状
• 基础技术研究不够深入
• 定子铁心的制造
• 叠压系数的控制与铁耗的关系； • 退火处理与铁耗的关系；
2.2 永磁体
• 磁材及镀层耐氧化腐蚀能力
• 磁材的低失重特性； • 镀层的耐摩擦性； • 镀层的绝缘性；
• 少Dy，少Tb或无Dy,无Tb的高Hc磁体
• Dy，Tb为重稀土元素，一般来讲其含量越高，磁钢的磁 性能越好。
2.3 电磁线
• 强润滑性 • 高柔软度 • 高漆膜附着力 • 高耐电晕性能 • 易挂漆性 • 针孔数
车用驱动电机技术发展
2020/12/19
车用驱动电机技术发展
主要内容
一、设计制造技术的发展 二、主要原材料的发展 三、发展趋势 四、我们的现状
一、设计制造技术的发展
➢1.1 设计技术
✓多物理场耦合仿真设计
• 电、磁、热、机械、控制等
✓设计理念
➢1.2 加工工艺技术
✓定子机器下线 ✓转子的整体充磁技术以及相关技术
1.2 加工工艺技术的发展
• 定子机器下线技术
Honda本田
Honda本田
Toshiba东芝
1.2 加工工艺技术的发展
• 整体充磁技术
提高电机装配效率； 降低生产成本；
1.2 加工工艺技术的发展
• 转子灌封
环氧灌封->热环氧->冷环氧->环氧模塑料注塑
主要内容
一、设计制造技术的发展 二、主要原材料的发展 三、发展趋势 四、我们的现状
1.1 设计技术的发展
• 多物理场耦合仿真设计
1.1 设计技术的发展
• 设计理念1——PRM（永磁磁阻电机）
磁阻转矩分量较永磁转矩分量大
窄
宽
1.1 设计技术的发展
• 设计理念1——PRM（永磁磁阻电机）
铜
磁 钢
耗
用
大
量 小
大 凸 极 率
高磁感
磁
饱
低铁耗
和
度 低
低反电势
高电感
高磁阻转矩分量
更大的转矩 更高效 更宽的弱磁范围 更小的弱磁电流 弥补铜耗大的缺陷
二、主要原材料的发展
• 硅钢片
• 定子冲片，转子冲片 • 无取向硅钢片，取向硅钢片 • 低铁损硅钢片，高磁感硅钢片 • 超强机械性能硅钢片
• 永磁体
• 高矫顽力，高耐温 • 耐腐蚀涂层、镀层
• 电磁线 • 绝缘材料
• 绝缘纸 • 绝缘套管 • 绑扎带、线
2.1 硅钢片
• 定子冲片
• 低铁损； • 高饱和磁密； • 高磁导率； • 镀层的绝缘性； • 加工工艺性； • 耐腐蚀性； • 其他；
三、发展趋势
• 强散热能力
• 冷却结构——水道
• 低水阻 • 大散热面积
• 电机内部结构
• 和壳体的良好接触 • 铜耗产生热量到铁心的良好传递
• 喷油冷却
三、发展趋势
• 高工艺设计要求
• 提高产品设计的工艺性（便于加工/装配）；
• 结构件本身的工艺性 • 整体装配的工艺性 • 接线盒的装配结构
• 使用更好的工艺保证电机的性能/质量；
2.4 绝缘材料
• 绝缘纸 • 玻璃漆管 • 槽楔 • 绑扎线 • 塑料
• 热固性塑料 • 热塑性塑料
差
好
绝缘层和玻璃纤维管的结合度
主要内容
一、设计制造技术的发展 二、主要原材料的发展 三、发展趋势 四、我们的现状
三、发展趋势
• 更好的电磁设计
• 更高磁阻转矩分量 • 更宽的弱磁调速范围 • 更小的电流 • 更高的转子可靠性 • 更小的磁钢涡流 • 更高的效率
1.1 设计技术的发展
• 设计理念2——其他少用磁钢的技术方案
• 混合励磁电机； • 表面式概念永磁电机的内置式转子；
1.1 设计技术的发展
• 设计理念3——可变磁通电机
铝镍钴
烧结钕铁硼
1.1 设计技术的发展
• 设计理念4——Halbach阵列电机
高磁密
强磁势
磁钢用量大 磁钢制作较复杂
1.1 设计技术的发展