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TeslaModel3永磁同步电机探秘

来源:鸿运,鸿运游戏,鸿运电子游戏发布时间:2020/04/05点击数:

  鸿运国际官网但Elon Musk 在4月20号 却发布消息称 Model3会有前后电机配置,前电机仍然是交流感应电机,而后电机将是永磁辅助的开关磁阻电机。

  what? 永磁辅助开关磁阻电机?消息传出来,大大出乎我们的意外。那到底是哪一种方案呢?一波未平一波又起,最近著名爬墙党Steve Bakker通过内部渠道搞到了后电机的一些参数并放出重磅消息,让我们有幸看到更多的内幕。

  后电机的功率会略小,Model 3 后电机的额定功率是195kw,峰值功率是300kw,最大转矩估计是400Nm。

  这台电机仍然采用三合一的动力总成结构,单速比减速箱。相比于前一代产品,从蓄电池到轮子的驱动系统效率提高了6个百分点,达到了89%。这是相当大的进步了。蓄电池电压400V,短时最大放电电流1000A。

  效率的提升,主要归功于电机的升级,我终于可以一睹庐山真面目了。令人吃惊的是定转子好像都不像是开关磁阻电机的样子。转子采用了永磁同步电机常用的V字斜极结构。

  这种V型斜极方式也不是什么高科技,相对于普通的斜极它是一种NVH改良的方式。在车用EV电机里,斜极主要是为了克服齿槽转矩。但普通的两段斜极,容易导致一个问题,就是电机轴向扭振:

  有个前辈第一款电机将转子分成两段,两段间斜了半个槽。这样达到了降低转矩脉动,车辆在启动过程中更平稳,但发现电机在3000-4000HZ的噪音特别大。问题出在扭转共振上,该电机定子的第三阶扭转模态频率在3725HZ,振形为上下反向拉伸,上下的相位刚好相反。而两段式斜极导致上下两段的齿槽转矩相位也是相反的。这样就和振型就高度一致了,在某个转速下必然导致扭转共振现象。解决的方法就是改进斜极方式。通过V或者zig-zag的新的斜极方式,能够有效克服中低频段的噪音。而相较zig-zagV型斜极工艺上更容易实现,所以采用的更多。

  无独有偶,前不久,两段斜极导致的电机噪音问题,把蜗牛研习社的一位朋友折磨的够呛,他是8极48槽的电机,斜了极高速段噪音有优化,而低速段反而更差了。我给的建议是采用V字或者Zig Zag的斜极方式。现在还在做样机,我们静待他脱离苦海的好消息。

  举这两个例子是为了对Tesla这种斜极方式有一个更深刻的印象。令人更意想不到的是Tesla的磁极设计:

  大家没有看错,这是一种单V磁极结构。好消息是,现在终于可以确定是永磁同步电机了。令人失落的是,这磁极设计也太中规中矩了吧,没有啥创新啊,Prius 2004年就玩过了。你对比一下现在其它厂家眼花缭乱的磁极结构就能感受到这种落差感了。

  也许Tesla走的返璞归真的路子吧,稍微补偿大家一点的是,Tesla采用的是6极的电机,一般乘用车电机都是八极起跳,十极、十二极的都有,大家都是往多极的方向发展,而Tesla是往低极数走。(当然他们以前用的是4极的感应电机,但感应电机和永磁同步不能比啊)或许是Tesla对自己的NVH能力极度自信。选择了六极在效率上是很有优势的,在高速时运行频率会降低25%,能够降低铁耗和磁钢的涡流损耗。从电机本身而言,一万转以上,都倾向于做低极数,Tesla这也算是一种返璞归真。

  现在就剩下一个问题了,马斯克说的永磁助磁的开关磁通电机在哪儿,是在忽悠吗?我想这最大的可能是成型小版本号的原因。Model 3是一种低成本平台大版本号,里面还有前后电机的和单后电机的细分, 可能P85D前后电机的版本电机会有不同。

  马斯克说的应该也是空穴来风,是一种将要应用的电机产品。这种产品应该是如下图所示的开关磁链电机,永磁体放在定子侧。即能够提高功率密度,还能够降低开关磁阻电机的转矩脉动,这是限制开关磁阻电机在车辆上应用的老大难问题了。因为成本低、效率高这类电机被很多人看好,到底好在哪里,潜在的问题又有哪些?我们下回再分解。

  文章的最后给你准备了Tesla Mode 3 整车内部结构视频,还有蓄电池的拆解视频。