本田如何在新能源汽車中脫穎而出

電機小型化是現(xiàn)在擺在諸多汽車企業(yè)面前的問題，今天為大家?guī)怼捌囯婒屜到y(tǒng)輕薄短小”加速系列第二篇連載，為大家介紹技術宅-本田是如何實現(xiàn)體積更小且成本更低的驅動電機的。

“面向電動化本田握有一個大型武器” -本田技術研究所四輪R＆d中心第4技術開發(fā)室第2模塊首席研究員貝冢正明先生指出。這里所謂的大型武器指的是2016年后本田混合動力車（HEV）上采用的全新結構驅動電機。與傳統(tǒng)的驅動電機相比，在保持相同輸出和扭矩的情況下，體積和重量分別減少了大約23％（圖B-1）。

因此，包括逆變器和減速器在內的i-MMD驅動系統(tǒng)的小型化成為可能。現(xiàn)行雅閣的HEV款中采用的2電機驅動系統(tǒng)（電機與發(fā)動機），與使用常規(guī)電機相比，高度縮減了9.2%，寬度縮減了9.7%。

圖B-1 驅動電機小型輕量化

本田技術研究所開發(fā)的全新結構驅動電機，與常規(guī)電機相比更加小巧輕便（a、b）。由此，在更廣泛的領域中實現(xiàn)了高效率驅動（c）。電機的小型化助力了本田驅動系統(tǒng)“i-MMD”的小型化，由此寬度減少了9.7％，高度減少了9.2％（d）。 （圖（c）和（d）是根據(jù)本田工業(yè)技術研究所的數(shù)據(jù)編制的）

由于驅動系統(tǒng)變小，可以輕松地橫向部署到更多車型上（貝塚先生指出）。而采用常規(guī)電機的驅動系統(tǒng)尺寸，能夠橫向部署的，以sedan車型為主，也就2~3款車型。

本田將以新型結構電機為標準，根據(jù)各個車型的要求稍作修改，從而應用到各種HEV車型上。通過批量生產(chǎn)結構大致相同的電機，從而降低零件的采購成本和制造成本。

增加線圈的占積率

為了實現(xiàn)電機小型化，本田增加了繞線的占積率（空間中銅的比例），使定子變小。通過使用大截面的方形導線作為線圈，使得占積率達到了60％（圖B-2）。 在傳統(tǒng)的電動機中，使用薄的圓形線圈，占積率一般只能達到48％。

圖B-2不斷提高線圈的占積率，損耗降低

為了使定子小型化，線圈使用截面積大的方形導線（a）。與傳統(tǒng)的圓形線圈相比，方形導線可使占積率從48％增加到60％。但是，由于和圓線相比方線變粗，導體（銅）中的“過電流損失”會增大。通常通過增大定子的槽寬度或減小每個線圈的厚度來減小過電流損耗（b）。（圖：基于本田技術研究所資料制作）

由于過電流損耗分別與磁通密度和導體厚度的平方成正比。本田通過降低磁通密度以及使導體變?。ň€圈變?。﹣斫档瓦^流損耗。減小磁通密度主要通過擴大槽寬度實現(xiàn)，但是增加槽寬度的同時扭矩會減小，因此本田以實現(xiàn)315Nm扭矩為目標，將槽寬調整到了4.4mm。而使導體變薄，本田通過將線圈并列分割，使得單根線圈經(jīng)過的電流變小而實現(xiàn)。具體是將線圈分成2根并列，每根分別流過150A電流，匝數(shù)是8。與300A流過一圈匝數(shù)為4匝的情況相比，導體可以變薄，而過流損耗也減少了約60％。

縮短線圈末端

為了實現(xiàn)小型化，本田同時還縮短了從定子突出的線圈部分（“線圈末端”）（圖B-3）。本田技術人員認為線圈末端部分“對電機工作沒有貢獻”。

圖B-3 縮短線圈末端

新舊構造線圈端部比較，在新構造電機中，從定子（“線圈端”）突出的線圈部分縮短，有效實現(xiàn)了小型化（a）。為了縮短線圈端部，采用了新的繞線方法（b）。

傳統(tǒng)電機做法是預先盤繞圓形線圈之后，將繞好圓線圈從定子鐵心半徑方向穿過，這樣的話線圈引線末端就會很長。這次為了縮短線圈末端，采用了新的繞線結構方法。首先，將矩形線圈塑形成U字形，以形成“并列分割線圈”。接下來，將該分割線圈從定子鐵心的軸方向插入。之后，將插入側以及對側伸出的線圈前端焊接在一起而形成線圈。

常規(guī)方法中，從定子鐵芯的半徑方向插入預先卷繞的圓線線圈，為了防止線圈被夾住，卷繞直徑相對較大，線圈端部也會變長。同時，在插入定子鐵心后，還涉及許多人工處理的工序，例如用繩子捆綁使得線圈不能散開，壓扁線圈端部等等。

新的繞線工藝，需要投資新的制造設備。與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝不需要繩子捆綁，也不需要將線圈末端壓扁，從而更易于自動化。由此實現(xiàn)高效率大批量生產(chǎn)，成本也能降低。基于對未來電動汽車需求大幅增長的預期，本田采取了這樣的具備大批量生產(chǎn)優(yōu)勢的工藝。

采用低成本易采購的電磁鋼板

還有一點創(chuàng)新就是考慮到驅動電機產(chǎn)量的增加，定子采用了低成本易采購的電磁鋼板。一般來說，為了降低鐵損，定子是通過堆疊多層薄磁鋼片制成的。然而，薄的電磁鋼片制造難度大且價格昂貴。換句話說，在電磁鋼板的鐵損降低和成本降低之間存在權衡關系。

如上所述，由于線圈引起的損耗可以減小，雖然鐵損增加，但是為了降低成本，最終使用了比常規(guī)電機更厚的電磁鋼板。傳統(tǒng)產(chǎn)品的厚度為0.25mm，但本田采用的厚度為0.3mm。貝塚先生表示這個厚度流通量很大，不但便宜，而且易于采購。