SAEInternational國際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)

電力牽引電機(jī)的拓?fù)?Equipmake)

在電動(dòng)汽車的新大陸上，有一場爭論的硝煙從未散去——到底哪種電機(jī)是最好的？

對此，Equipmake的經(jīng)營主管、創(chuàng)新型電力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)專家IanFoley表示，“這就像80年代早期的計(jì)算機(jī)之爭。直到IBM的PC成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，這場爭論才得以平息?，F(xiàn)在我們有各種類型的電機(jī)，不同的電機(jī)的制造理念也不一樣。我們不應(yīng)只著眼于電機(jī)，而是要考察包括電機(jī)、電池、逆變器、齒輪箱和控制器在內(nèi)的整體系統(tǒng)解決方案。最后，哪個(gè)解決方案成本最低，哪個(gè)就是贏家。”

Foley希望，最后的勝利屬于自己公司的APM200輪輻電機(jī)。他表示，APM200效率卓越，是目前扭矩和功率密度（kW/kg）最高的電動(dòng)汽車永磁電機(jī)，而且它還有成本低、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

APM200電機(jī)的重量約為49kg（108lb），最高轉(zhuǎn)速為10,000rpm，最大功率和最大扭矩分別為220kW（295hp）and450N·m（332lb·ft），采用了成本更低的釹鐵硼磁鐵（NdFeB），降低了電機(jī)整體造價(jià)，并搭載了5.5:1整體行星齒輪箱，齒輪箱的輸出軸和輪轂直接相連。此外，Equipmake還為APM200研發(fā)了專用逆變器，采用了結(jié)合碳化硅二極管和IGBT（絕緣柵雙極晶體管）的動(dòng)力電子技術(shù)，使得電機(jī)能在高變頻下保持大功率運(yùn)轉(zhuǎn)。

輪輻電機(jī)系統(tǒng)剖析圖(Equipmake)

一冷再冷

冷卻是決定電機(jī)性能的關(guān)鍵。電機(jī)磁鐵的溫度越低，電機(jī)輸出峰值功率的時(shí)間就越長。但是，光做到冷卻還不夠，必須要保證冷卻的成本適中、質(zhì)量可靠、量產(chǎn)效率高。

Foley表示，“輪輻電機(jī)的結(jié)構(gòu)能夠滿足以上這些要求。傳統(tǒng)的永磁電機(jī)的磁鐵呈V型，被壓在轉(zhuǎn)子四周的壓片上，壓入深度很淺，而輪輻電機(jī)的磁鐵則像輻條一樣垂直于鋁制轉(zhuǎn)子的表面，使得磁鐵得以非常接近冷卻液（60℃水/乙二醇）。換言之，傳統(tǒng)電機(jī)的磁鐵是分布在壓片上，所以無法接近冷卻液；而輪輻電機(jī)磁鐵的一端是在鋁制中心轂上，所以我們可以讓冷卻液足夠靠近磁鐵，達(dá)到散熱的目的。盡管和傳統(tǒng)電機(jī)相比，輪輻電機(jī)的生產(chǎn)難度更高，但是我們設(shè)計(jì)的電機(jī)已經(jīng)可以量產(chǎn)，對此我們很有信心。”

Foley表示，實(shí)現(xiàn)電機(jī)量產(chǎn)的關(guān)鍵在于落實(shí)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，比如找到將壓片安裝在中心轂上的方法，“中心轂基本上是鍛造件。我們的冷卻非常高效，所以能獲得所需的高強(qiáng)度。鋁制中心轂的溫度控制在100℃以下，因此我們可以使用成本低但性能、可靠性、壽命都毫不遜色的磁鐵。熱能工程是讓一款電動(dòng)汽車電機(jī)脫穎而出的一大關(guān)鍵。”