7月18日,宝马宣布正与DeepDrive公司合作,共同测试一款集成了双转子技术的新型电动机。
DeepDrive开发的双转子电机是一种新结构电机,核心理念是更小的尺寸和更低的成本,未来将搭载在宝马的新车上。
DeepDrive公司总部位于慕尼黑,是一家初创公司,得到了宝马的风险投资,从2021年双方开始合作。
在宝马的支持下,DeepDrive的双转子电机已经进入路试阶段。
1、双转子径向磁通电机
(1)总体概念
简化定子结构,增加第二转子磁路
提高磁场利用率
给定电流下更高的扭矩输出 定子轭部铁损减小-有利于提高驱动效率
(3)挑战
从定子到壳体的扭矩传递
绕组的冷却
2、DeepDrive关于双转子电机的解决方案
(1)扁铜线方案
两侧激光焊接
高扭转刚度
分布式波浪绕组
(2)斜槽设计
每根导线有一个插槽
分离式内环+外环
冲压工艺
(3)定子支撑骨架
将扭矩传递到壳体
确保端部绕组的冷却
铝制
自支撑、扭转刚性绕组将扭矩传递到电机轴向端部
3、转子
(1)钢制转子
谐波含量极小的分布式绕组→低铁损
低合金钢,具有良好磁化性能的结构钢
(2)制造工艺简单
板材拉伸成型工艺
可使用管材成型
(3)表贴式磁铁
高扭矩和功率密度
高速工况可采用CFR套筒方案
4、电磁优势
(1)扭矩和功率输出
在相同的尺寸和磁钢质量下,扭矩提高了30%
在整个速度范围内输出功率高
(2)极小的定子轭部-减小铁损
WLTP工况的铁损减少了约30%
在相同的扭矩输出下,铜损耗更低
(3)出色的NVH性能
整个运行期间<0.5%的转矩脉动
无临界径向力激励
(4)绕组中的交流损耗非常小
相邻导体无邻近效应
可以使用非常大的导体,而不会产生过多的交流损耗
5、材料成本和制造优势
(1)定子
冲压工艺
下脚料减少90%
(2)转子
拉伸成型工艺
低碳合金钢
(3)绕组
无折弯成型
每槽单根导线
(4)磁钢
尽量减少材料使用
不含昂贵的镝和铽
通过降低材料成本和生产成本,双转子电机具有巨大的成本潜力
6、双转子电机的应用:轮毂电机
1200Nm~2600Nm/车轮
100kW~200kW/车轮
最高循环效率(范围增加20%)
集成制动器
适用于19-23英寸轮辋
2500Nm~4500Nm/轮端
200kW~400kW/轮端
WLTP工况和整车高速工况
电驱动系统成本低
重量和空间要求低
8、双转子中央电驱动+带锥齿轮差速器的平行轴两挡变速器
额定电压:650VDC
扭矩(峰值/额定):430Nm/210Nm
功率(峰值/额定):300kW/150kW
峰值转速:14000rpm
总成外径:255mm
运动部件重量:22kg
磁钢重量:1.05kg
铁芯重量:8kg
重量:78kg
减速器速比6~9
3轴、6轴承
与传统PSM相比,材料成本降低了50%
与不同的变速箱解决方案兼容
轻巧紧凑,集成逆变器
可选配集成驻车制动器
9、效率map
(1)包括逆变器在内的峰值效率>97.5%
(2)WLTP和整车高速工况与高效区吻合
(3)机器+逆变器的预计循环损耗
C段车辆1.0 kWh/100km
D段车辆1.3 kWh/100km
WLTP中<0.2 kWh/100km拖曳损失 即使不断开离合器,也不会对行程产生影响
10、峰值和连续性能测量
测得1500Nm峰值扭矩、720Nm连续扭矩;峰值功率为120kW,实测连续功率为80kW
11、效率测试(eDrive motor+inverter)
从测量到模拟的效率偏差为0.3%,对循环损失的影响很小(+0.13kWh/100km)
12、WLTP损失分析
13、小结
效率仍然是点驱动系统的主要技术指标。
所提出的双转子径向磁通拓扑结构将高效率与低材料成本相结合。
双转子轮毂或中央电机是当今最有效的电力推进系统,可将车辆续航里程提高20%以上。
不同类型的变速箱可以轻松集成到紧凑的车辆设计空间中。
通过即将推出的逆变器技术(如GaN/vGaN)进一步提高系统效率。