【视频】| 从Prius2017主驱电机看技术发展趋势 技术-新能源汽车产业发展联盟
Prius·我的半个老师
丰田prius的混合动力驱动系统在业内算是一座山峰 ，一直是我们的研究标杆。第一次近距离接触Prius炎黄血少，是橡树岭实验室发布的2004版本电机的benchmark报告怀仁九中。这也是我对EV电机第一次系统了解。从此以后宋濂诚实，Prius一代一代产品的发展，推动着我对EV电机的认知的迭代，可以说Prius是我半个老师阿努布雷坎 。在2017年Prius推出了全新的变速箱P610，其搭配的电机称为Prius2017（也叫PriusIV），代表了丰田公司对HEV驱动的最新理解。借用有限的资料，我试着将这种“理解”表述出来。
初窥Prius的电机
第四代混动变速箱P610由于双电机上下平行布置。改用平行轴齿轮代替原来的行星齿轮减速机构。但动力分流仍由单排行星齿轮完成。
YOUTUB 有个视频详细介绍了拆解这款变速箱，我将关键过程提取出来。拆开齿轮箱，能够看到电机和发电机平行排列在箱体中，装配空间特别紧凑夏露吧。
发电机为23kw，电机曾扁平状，电机端部被塑封淮阳新网，即能够提供更高的绝缘性，又能够改善绕组端部散热情况。
电动机为一个8极48槽经典配比方案，采用了发卡绕组，电机呈现扁平状，最大转矩163NM，最高转速达到17000rpm。
从特写图上，可知发卡绕组的结构特别紧凑巨毋霸，美观。每槽8-根线，端部尺寸特别小。
创新较大的转子，转子采用了高速化加强的V一结构 ，在一个槽内，磁钢分为两段，为了抑制转矩脉动和齿槽转矩，转子表面开有辅助槽。
从数据看Prius 2017
好了，解剖工作做完了，下面以电动机为主对比下Prius2017（四代）相对于前几代有什么技术上的变化小布叮官网。
1 高速化是发展趋势
最明显的特征是从三代到四代转速从13500rpm提升到了17000rpm，转矩从207Nm下降到了163Nm。
2 功率密度提高
高速带来的明显好处是功率密度可以提高，再加上其他技术的辅助四代的体积功率密度提高36%，达到了5.7kw/L,重量功率密度从1.6提升到了1.7kw/kg，达到了DOE2020的技术要求。
3 更小的体积尺寸
体积功率密度比重量功率密度提高的比例多单卫国，说明在紧凑化技术方面有所突破。对比历代的数据四代电机首次实现了定子直径的降低酱爆弟弟，从269mm降低到215mm。 中间至少跨过了2个基座号。
4 效率进一步提升
在功率密度提高的同时，电机的效率不降反升，损耗下降了20%，最高效率达到97%月上重火，说明四代的电机设计水平有较大的突破。
5冷却功率加大
从披露的数据中，我们发现四代Prius（P610）的最大允许电流密度高出三代Prius（P410）58%，这是极大的提升，说明电机的冷却效率获得了突破。
四代prius电机同三代一样采用同轴冷却油泵，冷却油泵安装在电机轴末端的支架中，翟煦飞可以看到这是一个简易的齿轮容积泵。
油泵转子和电机转子同轴安装，由于转子齿数比定子齿少，这种泵转子旋转一圈，就会形成交替周期变化的容积空间，空间变大时，油被吸入，空间变小时，油被压出。
通过对比发现四代Prius油泵的外径和二代、三代一致，而高度有所增加，这也就意味着魏小东，油泵的流量加大，冷却能力提高。
prius的电机的油路设计比较考究，以发电机为例来说明。电机的冷却油路分为定子和转子两条路线。定子油路从定子外圆端出发，向内直接流过绕组端部，改善该处的冷却效果。特别要说的是转子油路设计，匠心独蕴：油泵把油压入转子中空轴中，在铁芯中部，设置了一段含有从轴到内层孔的油路，然后在靠外端一段的铁芯中又设置了从内层孔到中间孔的油路，最后油路被引导到最接近磁钢的外侧孔中。冷却油路越接近磁钢上的热量越容易被带走，如此大大改善了转子的冷却效果。
同理可以推测电动机的转子冷却油路失真的画，从转子端板出看出，V一型磁极的V两侧磁钢和一字磁钢都设计有冷却通道三吱儿，对转子冷却效果相当可观。
核心心技术的突破
从上述数据中，我们可以发现丰田电机工程师设计技术的精进，从已公布的文献中，我们可以看出如下几个核心技术的突破：
1磁极结构的突破
四代prius采用全新的V一结构设计京华网校，这是一种高速改良过的磁极结构。为了适应17000rpm的高转速运行k9006， 增设了两个旁路磁桥。另外为了降低高速时磁钢的涡流损耗，磁钢在轴截面上分成了两段。
不仅如此，为了降低定子铁耗和转矩脉动，Prius采用了正弦化磁极设计手段，通过合理的搭配V 和一的磁钢尺寸和牌号，可以形成更正弦的气隙磁密。相比三代张雨乔，四代的永磁气隙磁密的三次谐波大大降低(大幅度降低铁耗)超脑48小时 ，五次谐波得到抑制（改善转矩脉动）。
2发卡绕组技术的成熟
经过多年的发展Prius的扁线绕组技术进一步提升。相比三代，槽满率提升了15%。并且在如下两个个方面获得突破：
扁线绝缘材料得以优化，更薄，耐电压级别更高，而且新的绝缘材料焊接特性更加优良；
高速扁线绕组成型技术high-speed coil formation technologies（为降低高频积肤效应而设计）；
3轻稀土少稀土技术
丰田研发新的无Dy稀土永磁技术，大幅度降低稀土的用量恋爱操作团，相比三代产品磁钢用量降低15%，而稀土用量降低85%，从而提高了成本竞争优势。（关于无Dy技术后续会安排专题。）
最后
从Prius2010到Prius2017，电机技术的进步非常明显。一方面转矩密度、效率提高，另一方面成本和尺寸下降，丰田的技术工作做的确实非常扎实。在核心技术方面，对于我们而言，磁极结构的设计相对容易迎头改善。 扁线绕组技术、稀土技术方面涉及到较复杂的工艺管理和基础材料学科冥王神话外传，确实是看花容易绣花难。革命尚未成功，同志们还需努力。
给你准备了四代prius减速箱的拆卸高清视频。
文章来源：电机产品技术前哨 作者：核动力蜗牛
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