丰田2017Prius 电机拆解与分析
丰田2017第四代Prius电机功率达到了53kW,体积功率密度为5.7kW/L,质量功率密度为1.7kW/kg。与第三代相比,最大功率减少了11.7%左右,最大扭矩减少了21.3%左右,但转速提高了26%,达到17000转,体积与质量功率密度也提高了。
电机
下图的最左侧为电机的定子,相比之前的方案,2017 Prius电机定子更小,更长。定子的总重为11.4kg,共有48个槽,层压堆栈长度为2.35 英寸, 总长度 (包括端面) 为4.69 英寸。定子外径为8.47 英寸, 内径为5.580 英寸。每槽有4个导体,尺寸为0.150 英寸* 0.088 英寸,进而形成发卡形式绕组。
电机转子的质量为6.8kg,去轴重量为5.4kg,转子共有8个磁极,每个磁极有3个磁体组。定子的层压厚度为0.25 mm。每个磁体组有2个磁体,其尺寸为0.275英寸*0.144英寸*2.33英寸,质量为11.34g,合计48个磁体的质量为544.3g。
发电机:
发电机的定子如下图左所示,总重量为6.4kg,共有15个槽。定子的外径为7.486英寸,内径为5.002英寸。
上图的最右侧是发电机的转子,转子的质量为4.2kg,去轴重量为3kg;硅钢0.25mm厚。转子有10个磁极,呈V字形排布,这点与之前的Prius设计类似。磁极的每一侧有两个并排的磁体,每个磁体的尺寸为0.282英寸*0.187英寸*1.623英寸,质量约为10.5g。这40个磁体的总质量为420.6g。
定子的冷却采用油冷,冷却油经转子的转轴流出,向外径的方向扩散,具体见上图:冷却油首先流至定子最内层孔,再流至中间层孔,最后流至外层孔。
比较下Prius电机铜材和磁钢的使用可以看出,尽管每个Prius电机的转速在提高,功率密度在提高,效率也在增加,但是所用的铜材和磁钢的单位用量都在减少。
以下是Prius2017电机与其他几款电机的横向比较表格:
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