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技术巡猎 比亚迪 一种转子、电机、动力总成及车辆。一个现实问题:电动车电机既想“

技术巡猎 比亚迪 一种转子、电机、动力总成及车辆。一个现实问题:电动车电机既想“磁场可调”,又不想“磁钢乱退磁”,怎么办呢?普通人可以先把电机里的永磁体理解成是一块“自带磁性的能量底座”。磁性强,低速扭矩容易做出来,起步、加速更有力气;但到了高速,磁性太强又会带来反电势、铁损、弱磁压力,电机反而没那么舒服。传统永磁电机的问题就在这里,它很强,但磁通基本固定,像一个只有一个档位的炉灶,火力大是大,可小火慢炖的时候就有点尴尬。

行业里有一类思路叫变磁通电机。它可以通过控制器给绕组打一个短时间的脉冲电流,去改变一部分永磁体的磁化状态。低速需要力气的时候,让磁通强一点;高速需要效率的时候,让磁通弱一点。听起来很美,但这里有个麻烦:能被轻松改变磁化状态的磁体,往往也更容易被不该来的电流、温度、负载冲击影响,出现非预期退磁。

这就像你买了一支很好调节的减振器,旋钮确实灵敏,但如果路上一颠它自己把阻尼调没了,那就吓人了。

比亚迪这项专利把磁极里的永磁体做成“复合结构”。一块磁体不再只有一种性格,而是由两类永磁体串在一起:一类矫顽力高,一类矫顽力低。矫顽力可以粗略理解为“磁体抗退磁的定力”。矫顽力高的磁体更稳,不容易被外部磁场改掉状态;矫顽力低的磁体更灵活,适合承担调磁任务。

专利里比较关键的布置,是把高矫顽力永磁体放在靠近气隙的一侧,把低矫顽力永磁体放在远离气隙的一侧。气隙就是定子和转子之间那圈很窄的空间,也是电磁作用最激烈的位置。这里离定子绕组最近,受到电流磁场影响也最直接。把更抗退磁的材料放在外侧,相当于先给磁极穿上一层“硬壳”,里面那部分低矫顽力磁体还能调,但不至于直接暴露在最猛的电磁冲击里。

电机真正上车之后,急加速、大电流、高速弱磁、长时间爬坡、高温环境,都会对磁钢形成压力。特别是变磁通电机,本身就要主动改变磁化状态,如果边界控制不好,就会从“主动调磁”变成“被动退磁”。前者是技术,后者是事故预备队。

专利还不是只画了一种磁钢形状。里面提到安装槽可以是一字形、弧形、V字形、U字形、W字形,也可以组合成双V、V+U、一字+V、一字+V+U等结构。也就是说,它不是为了某一个单独转子样件写的,而是想覆盖一类内嵌式永磁电机的磁路布局。不同槽型对应不同磁路、不同磁阻转矩利用方式、不同高速机械强度和NVH取舍,这些都属于电机设计里很细但很要命的地方。

还有一个细节,专利里给了高矫顽力部分的厚度比例范围,第一永磁体沿径向厚度可以占复合永磁体径向厚度的0.05到0.9。这个范围很宽,说明它不是固定答案,而给工程师留了调参空间。高矫顽力部分多,稳磁能力强,但调磁灵活性可能下降;低矫顽力部分多,调磁能力更明显,但抗退磁就要更谨慎。

低速时,电机可以尽量保持更强磁通,提高扭矩;高速时,磁通可以降低,减少铁损和弱磁压力,让恒功率区更好用。专利里也展示了不同磁化状态下空载反电势的变化,以及相比传统永磁电机、现有变磁通电机在转矩-转速曲线和高效区上的改善趋势。换成车主语言,就是动力、效率、高速稳定性和电耗,都可能从这里受益。

怎么说呢,它把电驱系统从“峰值参数竞争”往更底层的磁场管理拉了一步。