為了減少電動車中電機的軸向長度,本田目前正在開發(fā)一款橫向磁通電機(Transverse Flux motor)。在2013汽車工程師年會上,工程師對這款新型三維磁通電機原理進行了闡述。
與傳統(tǒng)使用鐵芯定子和繞組線構成的電機相比,這款橫向磁通電機由軟磁復合材料(soft magnetic composite,SMC)定子和線圈組成。這款電機總共只有5個部件,此外,它引發(fā)了新的技術話題,即如何進一步提升電動機效率以及矩形波形線圈的生產(chǎn)開發(fā)技術。
本田的IMA混合動力系統(tǒng)在內(nèi)燃機和無級變速箱之間安置了一個電機,由于電機的軸向長度使動力總成的寬度增加。為了使IMA混動系統(tǒng)能夠在更多車輛架構中方便搭載,需要縮短電機的軸向長度,從而使動力總成整體寬度縮短。
為了縮短電機軸向長度,工程師決定從減少線圈末端長度著手,提出了橫向磁通電機方案,由于線圈末端不直接提供扭矩,因此不會對電機性能造成影響。最初的橫向磁通電機原型采用的是內(nèi)部環(huán)形線圈。這項設計隨后被用來應對磁性飽和短路現(xiàn)象。
凸極集中繞組電動機的定子中,包含110個齒牙,橫向磁通電機通過三維定子磁芯以及兩個矩形波浪形成簡單的定子結構。
然而,由于軟磁性復合材料的鐵損特性,原始設計的電機效率相對較低,電磁效率僅為79.1%。另外,矩形線圈的制造工藝與圓形線圈也有所不同。工程師因此利用矩形波浪線圈作為一個折中的方案。
為了提升電機效率,工程師對軟磁性復合材料芯子的結構以及生產(chǎn)條件參數(shù)進行了研究,然后得到了減少磁性損失的方案,電機中的磁滯損耗和渦輪損耗帶來的磁性損失將得到抑制。
要減少磁滯損耗,首先需要降低鐵粉的矯頑力,矯頑力形成的主要因素是在壓縮過程中鐵粉的晶界以及壓實過程中鐵粉的張力所致。因此,他們試圖通過將鐵粉進行退火處理增加鐵粉晶粒的體積,并通過增加壓實后熱處理的溫度防止鐵粉張力過高。