扁线电机优点
优势1:相同功率,体积更小,用材更少,成本更低,或者相同体积,槽满率提升,功率密度提升。
永磁同步电机的转化效率可达到96%-97%,已经远远高于只有30-40%热效率的内燃机。如何在这个数字上更进一步?使用更合理的定子绕组,在能量损耗最大的铜耗上做文章,是业内的共识。
对于电机来说,损耗来自于这几个方面:
圆线变成扁线,从理论上来说,在空间不变的前提下,填充的铜可以增加20-30%,扁线电机可以做到70%的槽满率。
这意味着,增加20-30%左右的铜,产生更强的磁场强度,从某种程度上等同于增加20-30%的功率。简单来说,就是单位体积内,铜变多了。相比圆线绕组,扁线电机能在同样条件下,塞进更多体积的导线。
相同功率,体积更小,用材更少,成本更低,或者相同体积,槽满率提升,功率密度提升;反过来,在功率相同的情况下,可以减小电机外径和体积,进而减少电机其他材料的用量。
Hair-pin电机提高裸铜槽满率20%~30%,目前国内较高水平可达75%槽满率,未来还有较大增长空间。
目前国内采用扁线绕组的电机最高功率密度达到5kW/kg,而普通电机在3kW/kg时就遇到了瓶颈,而国家《节能与新能源产业发展规划》要求电机须达到4kW/kg以上,扁线电机的应用成为必然。
比如,有人做过研究,发现永磁电机损耗由绕组铜耗、铁耗、风磨杂散、磁钢涡流损耗组成,其中绕组铜耗占比50%以上,铜耗大小又和绕组电阻成正比P=I^2*R(或者Q=I^2*R*t,其中P代表导线发热功率,I代表电流,R代表绕组电阻>t为通电时间),减小绕组电阻能直接降低铜耗、提升电机效率和功率密度。
根据导线电阻R=p*I/S ( p为绕组电阻率,I为长度,S为横截面积)可以看出,电阻率、长度一定的情况下,只能提升绕组横截面积来降低电阻,即想办法提升槽满率。
导线越粗、电阻越小,在导线上因发热损失的能量就会越小。
优势2:温度性能更好
因槽满率的提高使得导线之间的内部空隙变少,扁线与扁线之间的接触面积大,散热和热传导更好;绕组和铁心槽之间接触更好,热传导更好;而电机对散热和温度是非常敏感的,散热性变好,性能会提升。
高槽满率下绕组间的导热能力是低槽满率的150%;绕组在热传导能力上具有各向异性,轴向的热传导能力是径向方向的100倍。
相对于圆线,扁线电机扁线形状更规则,在定子槽内紧密贴合,与定子铁芯齿部和轭部更好接触,降低槽内热阻,热传导效率更高,进一步提升电机峰值和持续性能。
扁线电机中导体与槽型尺寸整体匹配,两者有效接触面积大且接触紧密,传热系数高,同等条件中扁线绕组电机比圆线电机温升可降低约8~12%;通常条件下,电机散热性的好坏直接影响着电机可应用的性能范围,散热性变好,将会直接提升电机的性能曲线。
有人通过温度场仿真,得出相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%。除了散热性能变好,包括与温度相关的其他一些性能都能得到改善。
若在电机中采用了端部喷油冷却技术,圆线绕组端部因在浸漆后,成为一个实心整体,冷却油很难渗入内部,带走中间层导体的热量,容易在绕组内部形成热孤岛。而扁线绕组端部导体间存在较大的间隙, 喷头出油后,冷却油可以直接渗透入扁线绕组端部,带走每一个导体的热量。
扁线电机通常采用电机绕组端部喷油冷却,可以使电机绕组温度降低68%以上,大大提升了电机的功率密度和转矩密度水平。所以扁线和端部喷油冷却配合使用能大幅度提高散热能力,提高功率密度。
广汽GE3应用的Chevrolet Volt的发卡永磁电机同时采用了端部喷油和水冷机壳两种冷却技术,取得了优秀的散热效果。从使用中去看就是持续性能更强,能够降低电动车在跑高速时的疲软。
优势3:更好的NVH表现
使用扁线结构的电机,由于绕组有更好的刚度,整机也将具备更好的刚度。
同时扁线绕组是通过铁芯端部插线,不需要从槽口嵌线,电磁设计上可以选择更小的槽口设计,有效降低齿槽转矩脉动,机械和电磁的振动噪音都能有效降低。
扁线电机导线的应力比较大,刚性比较大,电枢具备更好的刚度,对电枢噪音具有抑制作用;可以应用相对较小的槽口尺寸,有效降低齿槽力矩,进一步降低电机电磁噪音。
优势4:端部短,节省铜材,提升效率
如果是圆线电机,将一捆细圆线直接填到槽里,槽中的线对电机做功是有贡献的,而在槽外的线即端部,对电机的出力是没有贡献的,但它又是必不可少。如果没有这段线,它是不可能把槽与槽之间的线连在一起。
传统的圆线电机,由于工艺问题,它的端部一般留得比较长,否则很容易在工艺过程中损伤铜线。端部的铜对电机功率没有帮助,只是起到连接作用,会产生额外电损耗,所以越短越好。
对扁线电机来说,因为线都是硬线,可以在加工的时候把端部做得小一点,与圆线电机相比减少20%的端部尺寸,空间进一步降低,可以把系统的体积进一步缩小,实现小型化和轻量化。
Hair-pin电机相比圆线电机绕组端部尺寸更短,端部总高度短5~10mm,有效降低端部绕组铜耗,进一步提升电机效率。这些结构上的优化,可以使得电机平均效率,相比不使用扁线技术的电机,提高1%以上。
扁铜线较传统圆线强度高,整形后不反弹,扁线绕组端部结构尺寸稳定,节省了绝缘套管和绑扎线的人力物力成本。
优势5:扁线电机最高效率点不一定比圆线高多少,但高效区可以进一步拓宽
从电机特性图上我们可以看出四槽扁线绕组电机,最高效区间的面积被明显放大了。
横轴方向上的放大,说明最高效区间的转速范围变大了;从城市拥堵的低速工况到高速巡航工况,都能享受到最高的效率。
纵轴方向上的放大,说明最高效区间的扭矩范围变大了;从小油门匀速,到大油门急加速,确保最多的能量被用于驱动车辆。
在WLTC工况下两者的平均效率差,扁线电机要高1.12%。(备注:WLTC是即将执行的新能源油耗测试标准。与NEDC相比,WLTC在测试时间、模拟路况变化情况)
但是在全域平均情况下,两者效率值相差达到2%,低速大扭矩工作点,最高甚至可提升效率10%。
优势6:更小的重量和体积
在同等功率下扁线电机因为槽满率、效率的提升,铜材用量下降,这就使得扁线电机能够拥有更小的体积和重量,对乘用车企业来说,电机体积的缩小使得车辆整体有了更大的空间可以利用,比如增大电池的容量。
而较小的重量也使得车辆速度、续航能有一定的提升。
原创 驱动视界 驱动视界
优势1:相同功率,体积更小,用材更少,成本更低,或者相同体积,槽满率提升,功率密度提升。
永磁同步电机的转化效率可达到96%-97%,已经远远高于只有30-40%热效率的内燃机。如何在这个数字上更进一步?使用更合理的定子绕组,在能量损耗最大的铜耗上做文章,是业内的共识。
对于电机来说,损耗来自于这几个方面:
圆线变成扁线,从理论上来说,在空间不变的前提下,填充的铜可以增加20-30%,扁线电机可以做到70%的槽满率。
这意味着,增加20-30%左右的铜,产生更强的磁场强度,从某种程度上等同于增加20-30%的功率。简单来说,就是单位体积内,铜变多了。相比圆线绕组,扁线电机能在同样条件下,塞进更多体积的导线。
相同功率,体积更小,用材更少,成本更低,或者相同体积,槽满率提升,功率密度提升;反过来,在功率相同的情况下,可以减小电机外径和体积,进而减少电机其他材料的用量。
Hair-pin电机提高裸铜槽满率20%~30%,目前国内较高水平可达75%槽满率,未来还有较大增长空间。
目前国内采用扁线绕组的电机最高功率密度达到5kW/kg,而普通电机在3kW/kg时就遇到了瓶颈,而国家《节能与新能源产业发展规划》要求电机须达到4kW/kg以上,扁线电机的应用成为必然。
比如,有人做过研究,发现永磁电机损耗由绕组铜耗、铁耗、风磨杂散、磁钢涡流损耗组成,其中绕组铜耗占比50%以上,铜耗大小又和绕组电阻成正比P=I^2*R(或者Q=I^2*R*t,其中P代表导线发热功率,I代表电流,R代表绕组电阻>t为通电时间),减小绕组电阻能直接降低铜耗、提升电机效率和功率密度。
根据导线电阻R=p*I/S ( p为绕组电阻率,I为长度,S为横截面积)可以看出,电阻率、长度一定的情况下,只能提升绕组横截面积来降低电阻,即想办法提升槽满率。
导线越粗、电阻越小,在导线上因发热损失的能量就会越小。
优势2:温度性能更好
因槽满率的提高使得导线之间的内部空隙变少,扁线与扁线之间的接触面积大,散热和热传导更好;绕组和铁心槽之间接触更好,热传导更好;而电机对散热和温度是非常敏感的,散热性变好,性能会提升。
高槽满率下绕组间的导热能力是低槽满率的150%;绕组在热传导能力上具有各向异性,轴向的热传导能力是径向方向的100倍。
相对于圆线,扁线电机扁线形状更规则,在定子槽内紧密贴合,与定子铁芯齿部和轭部更好接触,降低槽内热阻,热传导效率更高,进一步提升电机峰值和持续性能。
扁线电机中导体与槽型尺寸整体匹配,两者有效接触面积大且接触紧密,传热系数高,同等条件中扁线绕组电机比圆线电机温升可降低约8~12%;通常条件下,电机散热性的好坏直接影响着电机可应用的性能范围,散热性变好,将会直接提升电机的性能曲线。
有人通过温度场仿真,得出相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%。除了散热性能变好,包括与温度相关的其他一些性能都能得到改善。
若在电机中采用了端部喷油冷却技术,圆线绕组端部因在浸漆后,成为一个实心整体,冷却油很难渗入内部,带走中间层导体的热量,容易在绕组内部形成热孤岛。而扁线绕组端部导体间存在较大的间隙, 喷头出油后,冷却油可以直接渗透入扁线绕组端部,带走每一个导体的热量。
扁线电机通常采用电机绕组端部喷油冷却,可以使电机绕组温度降低68%以上,大大提升了电机的功率密度和转矩密度水平。所以扁线和端部喷油冷却配合使用能大幅度提高散热能力,提高功率密度。
广汽GE3应用的Chevrolet Volt的发卡永磁电机同时采用了端部喷油和水冷机壳两种冷却技术,取得了优秀的散热效果。从使用中去看就是持续性能更强,能够降低电动车在跑高速时的疲软。
优势3:更好的NVH表现
使用扁线结构的电机,由于绕组有更好的刚度,整机也将具备更好的刚度。
同时扁线绕组是通过铁芯端部插线,不需要从槽口嵌线,电磁设计上可以选择更小的槽口设计,有效降低齿槽转矩脉动,机械和电磁的振动噪音都能有效降低。
扁线电机导线的应力比较大,刚性比较大,电枢具备更好的刚度,对电枢噪音具有抑制作用;可以应用相对较小的槽口尺寸,有效降低齿槽力矩,进一步降低电机电磁噪音。
优势4:端部短,节省铜材,提升效率
如果是圆线电机,将一捆细圆线直接填到槽里,槽中的线对电机做功是有贡献的,而在槽外的线即端部,对电机的出力是没有贡献的,但它又是必不可少。如果没有这段线,它是不可能把槽与槽之间的线连在一起。
传统的圆线电机,由于工艺问题,它的端部一般留得比较长,否则很容易在工艺过程中损伤铜线。端部的铜对电机功率没有帮助,只是起到连接作用,会产生额外电损耗,所以越短越好。
对扁线电机来说,因为线都是硬线,可以在加工的时候把端部做得小一点,与圆线电机相比减少20%的端部尺寸,空间进一步降低,可以把系统的体积进一步缩小,实现小型化和轻量化。
Hair-pin电机相比圆线电机绕组端部尺寸更短,端部总高度短5~10mm,有效降低端部绕组铜耗,进一步提升电机效率。这些结构上的优化,可以使得电机平均效率,相比不使用扁线技术的电机,提高1%以上。
扁铜线较传统圆线强度高,整形后不反弹,扁线绕组端部结构尺寸稳定,节省了绝缘套管和绑扎线的人力物力成本。
优势5:扁线电机最高效率点不一定比圆线高多少,但高效区可以进一步拓宽
从电机特性图上我们可以看出四槽扁线绕组电机,最高效区间的面积被明显放大了。
横轴方向上的放大,说明最高效区间的转速范围变大了;从城市拥堵的低速工况到高速巡航工况,都能享受到最高的效率。
纵轴方向上的放大,说明最高效区间的扭矩范围变大了;从小油门匀速,到大油门急加速,确保最多的能量被用于驱动车辆。
在WLTC工况下两者的平均效率差,扁线电机要高1.12%。(备注:WLTC是即将执行的新能源油耗测试标准。与NEDC相比,WLTC在测试时间、模拟路况变化情况)
但是在全域平均情况下,两者效率值相差达到2%,低速大扭矩工作点,最高甚至可提升效率10%。
优势6:更小的重量和体积
在同等功率下扁线电机因为槽满率、效率的提升,铜材用量下降,这就使得扁线电机能够拥有更小的体积和重量,对乘用车企业来说,电机体积的缩小使得车辆整体有了更大的空间可以利用,比如增大电池的容量。
而较小的重量也使得车辆速度、续航能有一定的提升。
原创 驱动视界 驱动视界
我非常的气愤,也特别想不明白,为什么我花了33万买的凯迪拉克入门级配置之后,竟然会收获来自身边朋友的各种嘲笑,他们的意思是我肯定是脑子进水了,不然也不可能花三十几万去买个凯迪拉克买这种车就等于是买一个壳子,车子大有什么用,性能又跟不上,如果他买车肯定会买个宝马三系,性能出色,开出去又有排面,我就想问问我怎么回怼回去,才显得我比较懂车呢?
事情是这样的,我是在去年的11月份,入手了这台凯迪拉克CT6,当时我自己的预算差不多是在38万左右,那这个预算就有点尴尬了,因为如果想买BBA车型的话,连最低配的奥迪A6L都买不起,因为当时它的低配价格也还算是比较贵的,那至于宝马5系和奔驰E级,那就更别想了,最低价都得在四十五六万以上,这个价格差距有点多。
那没办法,剩下的唯一途径就是退而求其次,选择二线豪华品牌的车型,参考了凯迪拉克CT6跟沃尔沃S90,发现还是凯迪拉克CT6这种方方正正钻石切割面,看起来更加立体的造型,更深得我的喜欢,所以当时就买了凯迪拉克CT6,至于沃尔沃S90由于外观造型看起来显得更加圆润,而且内饰设计实在太丑,所以被我果断的给放弃掉了。
去看这台车的版本时,发现他的入门级版本虽然标价的是37万,但实际上优惠下来之后,车辆的上路价格也才仅仅在34万左右,我觉得这个价格真的是超级便宜的,性价比特别高,所以在体验完这台车的一些性能表现,觉得它的性能没有问题以后,我就果断的把这台车给定下来了。
当我高高兴兴的把这台车给提回来的时候,还特地拍了几张照片发朋友圈就是想告诉身边的一些朋友,我买了新车也想让他们分享一下我这份心情,可是没想到,当朋友圈发出去之后没多久就收到了一大堆的恶意评价,按照他们的意思是我是傻了才会买凯迪拉克这样的车型,这种美系车油耗高问题又多,后期的维护成本非常高,一点都没有豪华品牌的质感,还不如加点钱去买BBA呢!三十几万去买台宝马三系,完全是绰绰有余的,奔驰C级也是个不错的选择。
就不明白了,BBA到底好在哪,我三十几万就能够买到一台美系豪华的旗舰车型,而花相同的钱却只能够买到 BBA的入门级中型车,到底是谁傻呢?难道为了品牌为了这种所谓的面子就一定得让自己吃亏,我就想不明白他们究竟是怎么样一个思维。更何况综合我这两三个月的时间下来,以及我在试乘试驾过程中,对于这台车的极限体验,我感觉他的表现是完全出乎了我的意料之外的。
首先就是这台车的车身尺寸了,这款车型虽然定位的是中大型轿车,可是实际上以它的车身尺寸来看,这台车的级别完全能够达到大型车的标准,车身长度达到了5223毫米,而车内的轴距也达到了3109毫米,比起宝马7系或者是奔驰S级的车身数据,完全没有任何弱势。这种大尺寸的车身,不仅让外观看起来更加的霸气,同时也让车内的空间表现更加宽敞,乘坐舒适度进一步提升。
其次就是这台车的动力方面,这台车搭载的是2.0T涡轮增压发动机,匹配的是10at变速箱,马力能够达到237匹。日常的驾驶感受是挺棒的,比起他们4S店的一台老款车型表现要好的多了,因为我特别就两款车型进行了深入,比较发现新款车型的油门反应速度比较灵敏,轻踩油门踏板动力就有向前窜的感觉,日常使用基本上很少会用到高转速区间,当你想要用的时候,它的动力表现也是能够跟得上的,并且使10AT变速箱它的一个换挡节奏以及平顺性都把握得更好,低速换挡时的岗位过度也把握的比较精准,不容易感受到顿挫感,换挡逻辑还是很聪明的。
其次就是这台车的操控性能,虽然它的体型很大,可是开起来你丝毫不会有笨重的感觉,这就是它的操控优点,在同级别车型当中这款车型的操控方面绝对是处于中等偏上的水准的。高速的稳定性非常不错,动力表现可圈可点,即便是车辆在满载的情况下及加速性能跟得上的同时,你也不会感觉到这台车会有发飘的那种印象,并且哪怕是做一些比较极端的操作车辆,也能够提供足够的支撑力度,避免出现较大幅度的侧倾。
最重要的就是他们说的这个油耗表现,我们应该摘掉我们对于凯迪拉克在内的美系车型油老虎的印象,就单单我朋友的一台别克,在2019年买的别克君威,用了两年多的时间,我朋友跟我说他百公里油耗正常也就是在9.5升左右,而我这台凯迪拉克CT6百公里的油耗数据也基本上可以控制在10.5升以内,我就认为这样的车型它的油耗数据还是很不错的,根本就不存在油老虎这么一说。
所以,我觉得美系车的整体表现,还是不错的,为什么要对于这种车型抱有那么悲观的态度呢?虽然品牌影响力并不是特别出色,但是我们自己用得舒服,放心,省心,贴心不是最重要的吗?#汽车杂谈#
事情是这样的,我是在去年的11月份,入手了这台凯迪拉克CT6,当时我自己的预算差不多是在38万左右,那这个预算就有点尴尬了,因为如果想买BBA车型的话,连最低配的奥迪A6L都买不起,因为当时它的低配价格也还算是比较贵的,那至于宝马5系和奔驰E级,那就更别想了,最低价都得在四十五六万以上,这个价格差距有点多。
那没办法,剩下的唯一途径就是退而求其次,选择二线豪华品牌的车型,参考了凯迪拉克CT6跟沃尔沃S90,发现还是凯迪拉克CT6这种方方正正钻石切割面,看起来更加立体的造型,更深得我的喜欢,所以当时就买了凯迪拉克CT6,至于沃尔沃S90由于外观造型看起来显得更加圆润,而且内饰设计实在太丑,所以被我果断的给放弃掉了。
去看这台车的版本时,发现他的入门级版本虽然标价的是37万,但实际上优惠下来之后,车辆的上路价格也才仅仅在34万左右,我觉得这个价格真的是超级便宜的,性价比特别高,所以在体验完这台车的一些性能表现,觉得它的性能没有问题以后,我就果断的把这台车给定下来了。
当我高高兴兴的把这台车给提回来的时候,还特地拍了几张照片发朋友圈就是想告诉身边的一些朋友,我买了新车也想让他们分享一下我这份心情,可是没想到,当朋友圈发出去之后没多久就收到了一大堆的恶意评价,按照他们的意思是我是傻了才会买凯迪拉克这样的车型,这种美系车油耗高问题又多,后期的维护成本非常高,一点都没有豪华品牌的质感,还不如加点钱去买BBA呢!三十几万去买台宝马三系,完全是绰绰有余的,奔驰C级也是个不错的选择。
就不明白了,BBA到底好在哪,我三十几万就能够买到一台美系豪华的旗舰车型,而花相同的钱却只能够买到 BBA的入门级中型车,到底是谁傻呢?难道为了品牌为了这种所谓的面子就一定得让自己吃亏,我就想不明白他们究竟是怎么样一个思维。更何况综合我这两三个月的时间下来,以及我在试乘试驾过程中,对于这台车的极限体验,我感觉他的表现是完全出乎了我的意料之外的。
首先就是这台车的车身尺寸了,这款车型虽然定位的是中大型轿车,可是实际上以它的车身尺寸来看,这台车的级别完全能够达到大型车的标准,车身长度达到了5223毫米,而车内的轴距也达到了3109毫米,比起宝马7系或者是奔驰S级的车身数据,完全没有任何弱势。这种大尺寸的车身,不仅让外观看起来更加的霸气,同时也让车内的空间表现更加宽敞,乘坐舒适度进一步提升。
其次就是这台车的动力方面,这台车搭载的是2.0T涡轮增压发动机,匹配的是10at变速箱,马力能够达到237匹。日常的驾驶感受是挺棒的,比起他们4S店的一台老款车型表现要好的多了,因为我特别就两款车型进行了深入,比较发现新款车型的油门反应速度比较灵敏,轻踩油门踏板动力就有向前窜的感觉,日常使用基本上很少会用到高转速区间,当你想要用的时候,它的动力表现也是能够跟得上的,并且使10AT变速箱它的一个换挡节奏以及平顺性都把握得更好,低速换挡时的岗位过度也把握的比较精准,不容易感受到顿挫感,换挡逻辑还是很聪明的。
其次就是这台车的操控性能,虽然它的体型很大,可是开起来你丝毫不会有笨重的感觉,这就是它的操控优点,在同级别车型当中这款车型的操控方面绝对是处于中等偏上的水准的。高速的稳定性非常不错,动力表现可圈可点,即便是车辆在满载的情况下及加速性能跟得上的同时,你也不会感觉到这台车会有发飘的那种印象,并且哪怕是做一些比较极端的操作车辆,也能够提供足够的支撑力度,避免出现较大幅度的侧倾。
最重要的就是他们说的这个油耗表现,我们应该摘掉我们对于凯迪拉克在内的美系车型油老虎的印象,就单单我朋友的一台别克,在2019年买的别克君威,用了两年多的时间,我朋友跟我说他百公里油耗正常也就是在9.5升左右,而我这台凯迪拉克CT6百公里的油耗数据也基本上可以控制在10.5升以内,我就认为这样的车型它的油耗数据还是很不错的,根本就不存在油老虎这么一说。
所以,我觉得美系车的整体表现,还是不错的,为什么要对于这种车型抱有那么悲观的态度呢?虽然品牌影响力并不是特别出色,但是我们自己用得舒服,放心,省心,贴心不是最重要的吗?#汽车杂谈#
【游戏资讯】
据外媒报道,R星母公司T2表示对《懂得都懂6》很有信心,会从《懂得都懂:三部曲》中汲取失败经验。
该消息来自于近日T2的CEO Strauss Zelnick在第三季度财报电话会议上透露的内容,他表示:“是的,我们在该新作的开发中里完全专注于质量,我们希望提供尽可能好的游戏体验”。
同时Strauss Zelnick还提到了R星上一部作品《懂得都懂:三部曲》,他对此说到:“同时偶尔我们会有不足之处,我认为《懂得都懂:三部曲》就是一个例子,这一作推出时有一些问题,但我们已经解决了其中的一部分,当然还有更多的修复措施要做”。
#steam游戏##steam##游戏资讯#
据外媒报道,R星母公司T2表示对《懂得都懂6》很有信心,会从《懂得都懂:三部曲》中汲取失败经验。
该消息来自于近日T2的CEO Strauss Zelnick在第三季度财报电话会议上透露的内容,他表示:“是的,我们在该新作的开发中里完全专注于质量,我们希望提供尽可能好的游戏体验”。
同时Strauss Zelnick还提到了R星上一部作品《懂得都懂:三部曲》,他对此说到:“同时偶尔我们会有不足之处,我认为《懂得都懂:三部曲》就是一个例子,这一作推出时有一些问题,但我们已经解决了其中的一部分,当然还有更多的修复措施要做”。
#steam游戏##steam##游戏资讯#
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