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1.殼體評(píng)估

寶馬i3的電機(jī)作為單獨(dú)的總成，并未與減速箱集成。電機(jī)總重量約為42公斤，官方公布的數(shù)據(jù)顯示電機(jī)功率可達(dá)125kw，扭矩可達(dá)250Nm。電機(jī)定子是熱壓進(jìn)鋁水套的，水套外圓為螺旋槽和外殼以形成冷卻回路。非常輕松的將定子水套從電機(jī)外殼中拉出后，可以看到定子內(nèi)套兩端各裝有一個(gè)大號(hào)的O型圈，這兩個(gè)O型圈可以保證冷卻電機(jī)的乙二醇冷卻劑不會(huì)泄露出來(lái)。電機(jī)的重量大約為6.9kg，帶有法蘭盤的水套的重量大約為4.6kg，余下的定子鐵芯、銅線、絕緣材料等總共有20.8kg。

2.定子繞組及硅鋼片細(xì)節(jié)

下左圖更詳細(xì)的展示了定子繞組及硅鋼片的細(xì)節(jié)，電機(jī)為12極72槽配合，同心繞組，6個(gè)并聯(lián)支路，每槽9匝，每匝12根AWG21圓銅線。電機(jī)裝有兩個(gè)溫度傳感器，一個(gè)安裝在繞組端部，另外一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)子軸承附近。下右圖定子硅鋼片并不是完整的圓環(huán)型，它是由6塊鐵芯以拼接的方式組成一個(gè)完整的定子鐵芯。定子鐵芯長(zhǎng)度是132.3毫米，外徑242.1毫米。

下圖是電機(jī)轉(zhuǎn)子，它由轉(zhuǎn)子軸、硅鋼片、磁鐵、轉(zhuǎn)子端板組成，總重量為14.2kg。轉(zhuǎn)子外徑為178.6mm，轉(zhuǎn)子硅鋼片的形狀有點(diǎn)類似于同步磁阻電機(jī)的設(shè)計(jì)，但它在每極上裝有一大一小兩個(gè)釹鐵硼磁鋼。為了減少運(yùn)行期間的齒槽轉(zhuǎn)矩和扭矩脈動(dòng)，轉(zhuǎn)子鋼片軸向上一共分成了6層斜極。

I3電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁鋼布局和槽形都非常的復(fù)雜和特殊，目的是減小電機(jī)磁鏈的條件下，增加電感凸極率。電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)很小，但輸出扭矩卻很大；電機(jī)需要弱磁的車速很高（工況很少），而扭矩電流比卻做得很大。

3.電機(jī)參數(shù)

4.寶馬i3逆變器和電機(jī)性能評(píng)價(jià)

為了對(duì)電機(jī)做更詳細(xì)的性能測(cè)試，如下圖，制作了工裝夾具，將電機(jī)安裝在了測(cè)試臺(tái)上作更詳細(xì)的性能測(cè)試。

下圖顯示了在不同角度及電流的情況下，電機(jī)堵轉(zhuǎn)測(cè)試的情況 。圖表顯示產(chǎn)生250Nm的峰值扭矩需要530A的峰值電流。隨著角度的變化，扭矩變化非常平順，輸入最大電流，當(dāng)角度為135度時(shí)，電機(jī)輸出峰值扭矩。

下圖所示，隨著電流的增加，扭矩變化非常線性，這可以表明：就當(dāng)電機(jī)產(chǎn)生250Nm的峰值扭矩時(shí)，磁飽和的程度也不高。

基于360V的電壓平臺(tái)，在不同的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速下，對(duì)寶馬i3的電機(jī)做了性能和效率測(cè)試。在這些測(cè)試中，為了發(fā)揮系統(tǒng)的最佳狀態(tài)，電控及電機(jī)是被50%的水和50%的乙二醇混合液冷卻，冷卻液的流量是10L/min，冷卻液的溫度保持在65度。

下圖是電機(jī)的效率等高圖，從中我們可以看出，電機(jī)在2500~9000rpm之間，輸出扭矩達(dá)到125Nm時(shí)的效率可以到94%。

下圖是電控的效率等高圖，隨著速度的增加，電控效率從88%增加至99%。

下圖是電機(jī)和電控的綜合效率圖，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于5000rpm，輸出扭矩大于50Nm時(shí)，電機(jī)和電控的綜合效率可以達(dá)到90%以上。通過(guò)這些測(cè)試可以確認(rèn)，0~4000rpm電機(jī)都可以輸出250Nm；5000~11400rpm電機(jī)可以輸出峰值功率125kw。

在可操作的前提下，對(duì)電機(jī)在25、50、75kw的功率等級(jí)下做連續(xù)測(cè)試，測(cè)試轉(zhuǎn)速為5000rpm、7000rpm及9000rpm。下圖顯示了電機(jī)轉(zhuǎn)速為7000rpm，持續(xù)功率分別為25kw、50kw及75kw時(shí)的繞組溫度變化。持續(xù)輸出25kw，半小時(shí)后電機(jī)溫度達(dá)到85度；持續(xù)輸出50kw，半小時(shí)后電機(jī)溫度達(dá)到95度；持續(xù)輸出75kw，半小時(shí)后電機(jī)溫度達(dá)到110度。

下圖所示，電機(jī)轉(zhuǎn)速為5000rpm，輸出功率為50kw，持續(xù)這樣的工況半個(gè)小時(shí)，電機(jī)溫度達(dá)到100度。
另外，寶馬i3的逆變器采用英凌650V/800A的FS800系列IGBT。針對(duì)它120KW的功率而言，逆變器搭載的電容僅僅為450V/475μF，也有可能是在電池端還有額外的電容并聯(lián)。

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