¿Cómo hizo Honda sus motores más pequeños y más baratos?

La miniaturización del motor está ahora en la cara de muchas empresas automotrices, hoy les traemos la serie de aceleración "sistema de propulsión eléctrica del automóvil delgado y corto" de la segunda serie, para presentar la tecnología: Honda es cómo lograr un tamaño más pequeño y un costo más bajo de la conducir motor.

"Honda tiene un gran arma para la electrificación", dice masaaki betsuka, investigador jefe del segundo módulo en la cuarta sala de I + D del centro de I + D de cuatro ruedas del instituto de investigación Honda. El gran arma aquí es el motor de transmisión estructural completamente nuevo que se usó en el Honda híbrido (HEV) después de 2016. En comparación con los motores de transmisión convencionales, los motores son aproximadamente un 23% más pequeños en tamaño y un 23% más livianos mientras mantienen la misma potencia y torque (figura b-1). Por lo tanto, es posible la miniaturización del sistema de accionamiento i-mmd, incluidos el inversor y el reductor. El sistema de accionamiento de 2 motores (motor y motor) utilizado en el acuerdo actual HEV tiene una reducción del 9,2% en altura y una reducción del 9,7% en ancho en comparación con los motores convencionales.

El instituto de investigación de tecnología de Honda desarrolló una nueva estructura del motor de accionamiento que, en comparación con el motor convencional, es más pequeño y ligero (a, b). Como resultado, se han realizado accionamientos de alta eficiencia (c) en un campo más amplio. La miniaturización del motor facilita la miniaturización del sistema de propulsión de Honda, el i-mmd, lo que resulta en una reducción del 9,7% en el ancho y una reducción del 9,2% en la altura (d). (las figuras (c) y (d) se basan en datos del instituto de tecnología industrial de Honda)

Debido a que el sistema de transmisión es más pequeño, se puede implementar fácilmente horizontalmente en más modelos (señala el Sr. Betsuka). Por el contrario, para los automóviles sedán, que adoptan el tamaño del sistema de propulsión de los motores convencionales y se pueden desplegar horizontalmente, se toman principalmente de 2 a 3 tipos de automóviles.

Honda utilizará los nuevos motores estructurales como estándar, y realizará algunas modificaciones de acuerdo con los requisitos de cada modelo, para aplicarlos a varios modelos HEV. Mediante la producción en masa de motores con aproximadamente la misma estructura, se pueden reducir el costo de adquisición y el costo de fabricación de las piezas.

aumentar la tasa de deposición de la bobina

Para miniaturizar el motor, Honda aumentó el porcentaje de bobinado (la proporción de cobre en el espacio) para hacer el estator más pequeño. Al usar alambres cuadrados grandes como bobinas, la tasa de cobertura alcanzó el 60% (figura b-2). En los motores convencionales, que utilizan bobinas circulares delgadas, el porcentaje suele ser solo del 48%.

Para miniaturizar el estator, la bobina UTILIZA un conductor cuadrado (a) con un área de sección transversal grande. En comparación con una bobina redonda tradicional, un cable cuadrado aumenta la cobertura del 48% al 60%. Sin embargo, la "pérdida por sobrecorriente" en el conductor (cobre) aumenta a medida que la línea cuadrada se vuelve más gruesa en comparación con la línea redonda. La pérdida de sobrecorriente generalmente se reduce aumentando el ancho de la ranura del estator o disminuyendo el grosor de cada bobina (b). (figura: basada en datos del instituto de tecnología de Honda)

La pérdida por sobrecorriente es proporcional al cuadrado de la densidad de flujo y el grosor del conductor, respectivamente. Honda reduce las pérdidas por sobrecorriente al reducir la densidad del flujo magnético y al adelgazar los conductores (las bobinas). La reducción de la densidad de flujo se logra principalmente expandiendo el ancho de la ranura, pero el par disminuirá cuando se aumente el ancho de la ranura. Por lo tanto, Honda tiene como objetivo lograr un par de 315 Nm y ajustar el ancho de la ranura a 4,4 mm. Para hacer los conductores más delgados, Honda divide las bobinas una al lado de la otra, reduciendo la corriente que fluye a través de una sola bobina. Específicamente, la bobina se divide en dos bobinas paralelas, cada una de las cuales fluye a través de una corriente de 150 A, y el número de vueltas es 8. El conductor puede ser más delgado y la pérdida se puede reducir en aproximadamente un 60% en comparación con el caso en el que fluye 300 A un círculo con 4 vueltas.

acortar el extremo de la bobina

Para lograr la miniaturización, Honda también acortó la bobina que sobresale del estator ("extremo de la bobina") (figura b-3). Los técnicos de Honda dijeron que los extremos de la bobina "no contribuyeron al funcionamiento del motor".

En comparación con el extremo de la bobina de la estructura anterior, en el motor neotectónico, la parte de la bobina que sobresale del estator ("extremo de la bobina") se acorta, realizando efectivamente la miniaturización (a). Para acortar el extremo de la bobina, se adopta un nuevo método de bobinado (b).

La forma tradicional de motor es enrollar la bobina redonda por adelantado y luego pasarla a través del radio del núcleo del estator, de modo que el extremo del cable conductor de la bobina sea muy largo. Para acortar el extremo de la bobina, se adopta un nuevo método de estructura de bobinado. Primero, dé forma a la bobina rectangular en forma de U para formar una "bobina dividida paralela". A continuación, inserte la bobina dividida en la dirección axial del núcleo del estator. Después de eso, el lado de inserción y el extremo que sobresale de la bobina en el lado opuesto se sueldan para formar una bobina.

En el método convencional, la bobina de alambre redondo prebobinado se inserta desde el radio del núcleo del estator. Para evitar que la bobina se sujete, el diámetro de la bobina es relativamente grande y el extremo de la bobina también será más largo. Al mismo tiempo, después de insertar el núcleo del estator, se involucran muchos procesos manuales, como atar la bobina con una cuerda para evitar que se desenrede, aplanar el extremo de la bobina, etc.

El nuevo proceso de bobinado requiere una inversión en nuevos equipos de fabricación. En comparación con el proceso tradicional, el nuevo proceso no necesita atarse con una cuerda, ni tampoco es necesario comprimir al final de la bobina, por lo que es más fácil de automatizar. Como resultado, se puede lograr una producción en masa de alta eficiencia y se puede reducir el costo. Anticipándose a la creciente demanda de automóviles eléctricos en el futuro, Honda ha adoptado un proceso que tiene la ventaja de la producción en masa.

utilizando una adquisición de bajo costo de chapa de acero electromagnética

Otra innovación es considerar el aumento en la salida del motor de accionamiento, el estator UTILIZA una placa de acero electromagnética de bajo costo y fácil de comprar. En general, los estatores se fabrican apilando varias capas de láminas de acero magnéticas delgadas para reducir la pérdida de hierro. Sin embargo, las láminas de acero electromagnéticas delgadas son difíciles y caras de fabricar. En otras palabras, existe una compensación entre la reducción de la pérdida de hierro y la reducción del costo.

Como se mencionó anteriormente, la pérdida causada por la bobina se puede reducir. Aunque se incrementa la pérdida de hierro, para reducir el coste, finalmente se utiliza la placa de acero electromagnética más gruesa que el motor convencional. Los productos convencionales tienen un grosor de 0,25 mm, pero Honda UTILIZA un grosor de 0,3 mm. El Sr. bakzuka dijo que el grosor de la circulación es grande, no solo barato y fácil de comprar, que podrá eliminar residuos, chatarra o desechar baterías y reciclar metales ", dice Goad. Destacó la necesidad de establecer una infraestructura de puntos de recolección para respaldar estos flujos de desechos antes de que pueda ocurrir un reciclaje a gran escala.

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