Wie hat Honda seine Motoren kleiner und billiger gemacht?

Die Motorminiaturisierung ist jetzt angesichts vieler Automobilunternehmen, heute bringen wir Ihnen die Beschleunigungsserie "Autoelektrisches Antriebssystem dünn und kurz" der zweiten Serie, um die Technologie einzuführen - Honda ist, wie man kleinere Größen und niedrigere Kosten des erreicht Antriebsmotor.

"Honda hat eine große Waffe für die Elektrifizierung", sagt masaaki betsuka, Chefforscher des zweiten Moduls im vierten Forschungs- und Entwicklungsraum des Allrad-Forschungs- und Entwicklungszentrums des Honda-Forschungsinstituts. Die große Waffe ist hier der brandneue strukturelle Antriebsmotor, der nach 2016 für den Honda Hybrid (HEV) verwendet wird. Im Vergleich zu herkömmlichen Antriebsmotoren sind die Motoren ungefähr 23% kleiner und 23% leichter, während die gleiche Leistung und Leistung beibehalten werden Drehmoment (Abbildung b-1). Daher ist die Miniaturisierung des i-mmd-Antriebssystems einschließlich Wechselrichter und Reduzierstück möglich. Das in der aktuellen Übereinstimmung HEV verwendete 2-Motor-Antriebssystem (Motor und Motor) weist im Vergleich zu herkömmlichen Motoren eine Verringerung der Höhe um 9,2% und der Breite um 9,7% auf.

Das Honda-Technologieforschungsinstitut hat eine neue Struktur des Antriebsmotors entwickelt, die im Vergleich zum herkömmlichen Motor kleiner und leichter ist (a, b). Infolgedessen wurden hocheffiziente Antriebe (c) im weiteren Bereich realisiert. Die Miniaturisierung des Motors erleichtert die Miniaturisierung des Honda-Antriebssystems i-mmd, was zu einer Verringerung der Breite um 9,7% und einer Verringerung der Höhe um 9,2% führt (d). (Die Abbildungen (c) und (d) basieren auf Daten des Honda-Instituts für Industrietechnologie.)

Da das Antriebssystem kleiner ist, kann es problemlos horizontal für mehrere Modelle eingesetzt werden (betont Betsuka). Im Gegensatz dazu werden für Limousinen, die die Größe des Antriebssystems herkömmlicher Motoren annehmen und horizontal eingesetzt werden können, hauptsächlich 2 bis 3 Fahrzeugtypen verwendet.

Honda wird die neuen Strukturmotoren als Standard verwenden und einige Modifikationen gemäß den Anforderungen jedes Modells vornehmen, um sie für verschiedene HEV-Modelle anzuwenden. Durch die Massenproduktion von Motoren mit ungefähr derselben Struktur können die Beschaffungs- und Herstellungskosten von Teilen reduziert werden.

Erhöhen Sie die Abscheidungsrate der Spule

Um den Motor zu verkleinern, erhöhte Honda den Wicklungsprozentsatz (den Kupferanteil im Raum), um den Stator kleiner zu machen. Durch die Verwendung großer quadratischer Drähte als Spulen erreichte der Abdeckungsgrad 60% (Abbildung b-2). Bei herkömmlichen Motoren, die dünne, kreisförmige Spulen verwenden, beträgt der Prozentsatz typischerweise nur 48%.

Zur Miniaturisierung des Stators verwendet die Spule einen quadratischen Leiter (a) mit einer großen Querschnittsfläche. Im Vergleich zu einer herkömmlichen runden Spule erhöht ein quadratischer Draht die Abdeckung von 48% auf 60%. Der "Überstromverlust" im Leiter (Kupfer) nimmt jedoch zu, wenn die quadratische Linie im Vergleich zur runden Linie dicker wird. Der Überstromverlust wird normalerweise durch Erhöhen der Schlitzbreite des Stators oder Verringern der Dicke jeder Spule (b) verringert. (Abbildung: basierend auf Daten des Honda Institute of Technology)

Der Überstromverlust ist proportional zum Quadrat der Flussdichte bzw. der Dicke des Leiters. Honda reduziert Überstromverluste durch Reduzierung der Dichte des Magnetflusses und durch Ausdünnung der Leiter (der Spulen). Das Reduzieren der Flussdichte wird hauptsächlich durch Erweitern der Schlitzbreite erreicht, aber das Drehmoment nimmt ab, wenn die Schlitzbreite erhöht wird. Daher strebt Honda ein Drehmoment von 315 Nm an und passt die Schlitzbreite auf 4,4 mm an. Um die Leiter dünner zu machen, teilt Honda die Spulen nebeneinander auf und reduziert den Strom, der durch eine einzelne Spule fließt. Insbesondere ist die Spule in zwei parallele Spulen unterteilt, von denen jede durch 150 A Strom fließt, und die Anzahl der Windungen beträgt 8. Der Leiter kann dünner sein und der Verlust kann um etwa 60% verringert werden, verglichen mit dem Fall, in dem 300 A durchfließen ein Kreis mit 4 Umdrehungen.

Kürzen Sie das Ende der Spule

Um eine Miniaturisierung zu erreichen, verkürzte der Honda auch die aus dem Stator herausragende Spule ("Spulenende") (Abbildung b-3). Honda-Techniker sagten, die Spulenenden hätten "nicht zum Motorbetrieb beigetragen".

Verglichen mit dem Spulenende der alten Struktur ist beim neotektonischen Motor der aus dem Stator herausragende Spulenteil ("Spulenende") verkürzt, wodurch eine Miniaturisierung effektiv realisiert wird (a). Um das Spulenende zu verkürzen, wird ein neues Wicklungsverfahren (b) angewendet.

Die traditionelle Art des Motors besteht darin, die runde Spule im Voraus zu wickeln und sie dann durch den Radius des Statorkerns zu führen, so dass das Ende des Spulenleitungsdrahtes sehr lang ist. Um das Spulenende zu verkürzen, wird ein neues Wicklungsstrukturverfahren angewendet. Formen Sie zuerst die rechteckige Spule in eine U-Form, um eine "parallele geteilte Spule" zu bilden. Setzen Sie als nächstes die geteilte Spule in axialer Richtung des Statorkerns ein. Danach werden die Einführseite und das hervorstehende Ende der Spule auf der gegenüberliegenden Seite zusammengeschweißt, um eine Spule zu bilden.

Bei dem herkömmlichen Verfahren wird die vorgewickelte Runddrahtspule aus dem Radius des Statorkerns eingeführt. Um zu verhindern, dass die Spule geklemmt wird, ist der Wicklungsdurchmesser relativ groß und das Ende der Spule wird auch länger. Gleichzeitig sind nach dem Einsetzen des Statorkerns viele manuelle Vorgänge erforderlich, z. B. das Binden der Spule mit einem Seil, um ein Auflösen zu verhindern, das Abflachen des Spulenende usw.

Ein neuer Wicklungsprozess erfordert Investitionen in neue Fertigungsanlagen. Im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren muss das neue Verfahren weder mit einem Seil verbunden noch am Ende der Spule komprimiert werden, sodass es einfacher zu automatisieren ist. Dadurch kann eine hocheffiziente Massenproduktion erreicht und die Kosten gesenkt werden. In Erwartung der steigenden Nachfrage nach Elektroautos in der Zukunft hat Honda ein Verfahren eingeführt, das den Vorteil der Massenproduktion bietet.

mit einer kostengünstigen Beschaffung von elektromagnetischem Stahlblech

Eine weitere Neuerung besteht darin, die Leistungssteigerung des Antriebsmotors zu berücksichtigen. Der Stator verwendet kostengünstige und leicht zu erwerbende elektromagnetische Stahlplatten. Im Allgemeinen werden Statoren hergestellt, indem mehrere Schichten dünner magnetischer Stahlbleche gestapelt werden, um den Eisenverlust zu verringern. Dünne elektromagnetische Stahlbleche sind jedoch schwierig und teuer herzustellen. Mit anderen Worten, es gibt einen Kompromiss zwischen der Reduzierung des Eisenverlusts und der Reduzierung der Kosten.

Wie oben erwähnt, kann der durch die Spule verursachte Verlust verringert werden. Obwohl der Eisenverlust erhöht wird, wird schließlich die elektromagnetische Stahlplatte verwendet, die dicker als der herkömmliche Motor ist, um die Kosten zu senken. Herkömmliche Produkte haben eine Dicke von 0,25 mm, Honda verwendet jedoch eine Dicke von 0,3 mm. Herr bakzuka sagte, die Dicke der Zirkulation sei groß, nicht nur billig und leicht zu kaufen. Dadurch könnten Rückstände, Schrott oder Altbatterien entfernt und Metalle recycelt werden ", betont Goad. Er betonte die Notwendigkeit, eine Infrastruktur von aufzubauen Sammelstellen zur Unterstützung dieser Abfallströme, bevor ein Recycling in großem Maßstab erfolgen kann.

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