Prius2017代表了豐田公司對HEV驅動的最新理解

豐田prius的混合動力驅動系統在業內算是一座山峰 ，一直是我們的研究標桿。在2017年Prius推出了全新的變速箱P610，其搭配的電機稱為Prius2017（也叫Prius IV ），代表了豐田公司對HEV驅動的最新理解。

第四代混動變速箱P610由于雙電機上下平行布置。改用平行軸齒輪代替原來的行星齒輪減速機構。但動力分流仍由單排行星齒輪完成。

YOUTUB 有個視頻詳細介紹了拆解這款變速箱，我們將關鍵過程提取出來。拆開齒輪箱，能夠看到電機和發電機平行排列在箱體中，裝配空間特別緊湊。

發電機為23kw，電機呈扁平狀，電機端部被塑封，即能夠提供更高的絕緣性，又能夠改善繞組端部散熱情況。

電動機為一個8極48槽經典配比方案，采用了發卡繞組，電機呈現扁平狀，最大轉矩163NM，最高轉速達到17000rpm。

從特寫圖上，可知發卡繞組的結構特別緊湊，美觀。每槽8-根線，端部尺寸特別小。

創新較大的轉子，轉子采用了高速化加強的V一結構 ，在一個槽內，磁鋼分為兩段，為了抑制轉矩脈動和齒槽轉矩，轉子表面開有輔助槽。

從數據看Prius 2017

下面以電動機為主對比下Prius2017（四代）相對于前幾代有什么技術上的變化。

1高速化是發展趨勢

最明顯的特征是從三代到四代轉速從13500rpm提升到了17000rpm，轉矩從207Nm下降到了163Nm。

2功率密度提高

高速帶來的明顯好處是功率密度可以提高，再加上其他技術的輔助四代的體積功率密度提高36%，達到了5.7kw/L,重量功率密度從1.6提升到了1.7kw/kg，達到了DOE2020的技術要求。

3更小的體積尺寸

對比歷代的數據四代電機首次實現了定子直徑的降低，從269mm降低到215mm。 中間至少跨過了2個基座號。

4效率進一步提升

在功率密度提高的同時，電機的效率不降反升，損耗下降了20%，最高效率達到97%，說明四代的電機設計水平有較大的突破。

5冷卻功率加大

從披露的數據中，我們發現四代Prius（P610）的最大允許電流密度高出三代Prius（P410）58%，這是極大的提升，說明電機的冷卻效率獲得了突破。

四代prius電機同三代一樣采用同軸冷卻油泵，冷卻油泵安裝在電機軸末端的支架中，可以看到這是一個簡易的齒輪容積泵。

油泵轉子和電機轉子同軸安裝，由于轉子齒數比定子齒少，這種泵轉子旋轉一圈，就會形成交替周期變化的容積空間，空間變大時，油被吸入，空間變小時，油被壓出。

通過對比發現四代Prius油泵的外徑和二代、三代一致，而高度有所增加，這也就意味著，油泵的流量加大，冷卻能力提高。

prius的電機的油路設計比較考究，特別要說的是轉子油路設計，匠心獨蘊：油泵把油壓入轉子中空軸中，在鐵芯中部，設置了一段含有從軸到內層孔的油路，然后在靠外端一段的鐵芯中又設置了從內層孔到中間孔的油路，最后油路被引導到最接近磁鋼的外側孔中。冷卻油路越接近磁鋼上的熱量越容易被帶走，如此大大改善了轉子的冷卻效果。

同理可以推測電動機的轉子冷卻油路，從轉子端板出看出，V一型磁極的V兩側磁鋼和一字磁鋼都設計有冷卻通道，對轉子冷卻效果相當可觀。

核心心技術的突破

從上述數據中，我們可以發現豐田電機工程師設計技術的精進，從已公布的文獻中，我們可以看出如下幾個核心技術的突破：

1磁極結構的突破

四代prius采用全新的V一結構設計，這是一種高速改良過的磁極結構。為了適應17000rpm的高轉速運行， 增設了兩個旁路磁橋。另外為了降低高速時磁鋼的渦流損耗，磁鋼在軸截面上分成了兩段。

不僅如此，為了降低定子鐵耗和轉矩脈動，Prius采用了正弦化磁極設計手段，通過合理的搭配V 和一的磁鋼尺寸和牌號，可以形成更正弦的氣隙磁密。相比三代，四代的永磁氣隙磁密的三次諧波大大降低(大幅度降低鐵耗)，五次諧波得到抑制（改善轉矩脈動）。

2發卡繞組技術的成熟

經過多年的發展Prius的扁線繞組技術進一步提升。相比三代，槽滿率提升了15%。并且在如下兩個個方面獲得突破：

扁線絕緣材料得以優化，更薄，耐電壓級別更高，而且新的絕緣材料焊接特性更加優良；

高速扁線繞組成型技術（為降低高頻積膚效應而設計）；

3輕稀土少稀土技術

豐田研發新的無Dy稀土永磁技術，大幅度降低稀土的用量，相比三代產品磁鋼用量降低15%，而稀土用量降低85%，從而提高了成本競爭優勢。