本田如何在新能源汽车中脱颖而出

电机小型化是现在摆在诸多汽车企业面前的问题，今天为大家带来“汽车电驱系统轻薄短小”加速系列第二篇连载，为大家介绍技术宅-本田是如何实现体积更小且成本更低的驱动电机的。

“面向电动化本田握有一个大型武器” -本田技术研究所四轮R＆d中心第4技术开发室第2模块首席研究员贝冢正明先生指出。这里所谓的大型武器指的是2016年后本田混合动力车（HEV）上采用的全新结构驱动电机。与传统的驱动电机相比，在保持相同输出和扭矩的情况下，体积和重量分别减少了大约23％（图B-1）。

因此，包括逆变器和减速器在内的i-MMD驱动系统的小型化成为可能。现行雅阁的HEV款中采用的2电机驱动系统（电机与发动机），与使用常规电机相比，高度缩减了9.2%，宽度缩减了9.7%。

图B-1 驱动电机小型轻量化

本田技术研究所开发的全新结构驱动电机，与常规电机相比更加小巧轻便（a、b）。由此，在更广泛的领域中实现了高效率驱动（c）。电机的小型化助力了本田驱动系统“i-MMD”的小型化，由此宽度减少了9.7％，高度减少了9.2％（d）。 （图（c）和（d）是根据本田工业技术研究所的数据编制的）

由于驱动系统变小，可以轻松地横向部署到更多车型上（貝塚先生指出）。而采用常规电机的驱动系统尺寸，能够横向部署的，以sedan车型为主，也就2~3款车型。

本田将以新型结构电机为标准，根据各个车型的要求稍作修改，从而应用到各种HEV车型上。通过批量生产结构大致相同的电机，从而降低零件的采购成本和制造成本。

增加线圈的占积率

为了实现电机小型化，本田增加了绕线的占积率（空间中铜的比例），使定子变小。通过使用大截面的方形导线作为线圈，使得占积率达到了60％（图B-2）。 在传统的电动机中，使用薄的圆形线圈，占积率一般只能达到48％。

图B-2不断提高线圈的占积率，损耗降低

为了使定子小型化，线圈使用截面积大的方形导线（a）。与传统的圆形线圈相比，方形导线可使占积率从48％增加到60％。但是，由于和圆线相比方线变粗，导体（铜）中的“过电流损失”会增大。通常通过增大定子的槽宽度或减小每个线圈的厚度来减小过电流损耗（b）。（图：基于本田技术研究所资料制作）

由于过电流损耗分别与磁通密度和导体厚度的平方成正比。本田通过降低磁通密度以及使导体变薄（线圈变薄）来降低过流损耗。减小磁通密度主要通过扩大槽宽度实现，但是增加槽宽度的同时扭矩会减小，因此本田以实现315Nm扭矩为目标，将槽宽调整到了4.4mm。而使导体变薄，本田通过将线圈并列分割，使得单根线圈经过的电流变小而实现。具体是将线圈分成2根并列，每根分别流过150A电流，匝数是8。与300A流过一圈匝数为4匝的情况相比，导体可以变薄，而过流损耗也减少了约60％。

缩短线圈末端

为了实现小型化，本田同时还缩短了从定子突出的线圈部分（“线圈末端”）（图B-3）。本田技术人员认为线圈末端部分“对电机工作没有贡献”。

图B-3 缩短线圈末端

新旧构造线圈端部比较，在新构造电机中，从定子（“线圈端”）突出的线圈部分缩短，有效实现了小型化（a）。为了缩短线圈端部，采用了新的绕线方法（b）。

传统电机做法是预先盘绕圆形线圈之后，将绕好圆线圈从定子铁心半径方向穿过，这样的话线圈引线末端就会很长。这次为了缩短线圈末端，采用了新的绕线结构方法。首先，将矩形线圈塑形成U字形，以形成“并列分割线圈”。接下来，将该分割线圈从定子铁心的轴方向插入。之后，将插入侧以及对侧伸出的线圈前端焊接在一起而形成线圈。

常规方法中，从定子铁芯的半径方向插入预先卷绕的圆线线圈，为了防止线圈被夹住，卷绕直径相对较大，线圈端部也会变长。同时，在插入定子铁心后，还涉及许多人工处理的工序，例如用绳子捆绑使得线圈不能散开，压扁线圈端部等等。

新的绕线工艺，需要投资新的制造设备。与传统工艺相比，新工艺不需要绳子捆绑，也不需要将线圈末端压扁，从而更易于自动化。由此实现高效率大批量生产，成本也能降低。基于对未来电动汽车需求大幅增长的预期，本田采取了这样的具备大批量生产优势的工艺。

采用低成本易采购的电磁钢板

还有一点创新就是考虑到驱动电机产量的增加，定子采用了低成本易采购的电磁钢板。一般来说，为了降低铁损，定子是通过堆叠多层薄磁钢片制成的。然而，薄的电磁钢片制造难度大且价格昂贵。换句话说，在电磁钢板的铁损降低和成本降低之间存在权衡关系。

如上所述，由于线圈引起的损耗可以减小，虽然铁损增加，但是为了降低成本，最终使用了比常规电机更厚的电磁钢板。传统产品的厚度为0.25mm，但本田采用的厚度为0.3mm。貝塚先生表示这个厚度流通量很大，不但便宜，而且易于采购。