新普锐斯：电机的单脉冲驱动区增大

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电机的单脉冲驱动区域增大
    对于电机，第三代普锐斯通过考察线圈的缠绕方式和压缩成形技术，把线圈端部（线圈中定子横向突出的部分）的单线长度缩短了20％。把磁钢片的厚度从第二代的0.35mm缩小到0.3mm，降低了涡流造成的铁损。通过这一改进，电机的重量减轻了35％，体积缩小了40％，总长度缩短了30％。
    使用逆变器控制电机时，低速区使用过调制PWM（PulseWidthModulation）开关方式，高速区使用单脉冲开关方式，两者的中间区域使用过调制PWM开关方式。使用单脉冲开关时，当输入矩形波后，电机线圈的电感会延缓电流的上升沿，得到近似于正弦波的波形。过调制PWM开关则介于PWM与单脉冲开关之间，可以利用3个矩形波形成正弦波。
    单脉冲的开关次数较少，因此损失较小。但无法得到PWM水平的扭矩响应，所以难以实现精密控制。PWM则与之相反，虽然损失较大，但响应速度较快。
    第三代普锐斯的电机大幅扩大了单脉冲开关的区域3）。通过在发动机起动时切换为PWM，并事先把工作电压提高至最高的650V，抑制了起动时的第一次爆震。
    而对于发电机，线圈的缠绕方式从过去的分布缠绕改为了集中缠绕。因此，线圈端缩短了30％，减少了铜损。集中缠绕可以缩短线圈端，而且生产性好，是现代电机经常采用的“首选”方式，但齿槽效应方面存在难点。因此，第三代普锐斯采用了发电机方为集中缠绕，电机方则为分布缠绕的做法。
    停用两种昂贵材料
    掌管混合动力系统的PCU（功率控制单元）由于大功率所以采用了水冷方式。第二代中各自独立的电机及发电机用IPM（IntelligentPowerModule）和升压用IPM在第三代中合二为一。部件数量和螺栓数量分别减少了23％和34％。组装的自动化率也从0％提高到了82％。
    对小型化、低价格化的实现起作用的是散热方式的改变。与第二代相比，第三代降低了热阻，把散热机构的体积缩小到了第二代的1/3。散热器为丰田自动织机在昭和电工的协助下开发出来的。
    第二代的散热方式是在功率器件下方依次铺设陶瓷制绝缘底板、铜块，涂抹一层润滑油后，再铺设由Al铸件制成的散热板。
    由于铜块对绝缘底板存在热应力，会导致底板热疲劳，为避免这一现象就需要降低线膨胀系数，过去一般使用铜钼合金。但钼的价格昂贵且重量较大。
    第三代去除了铜块。散热板也从铸件换成了Al波纹板。因为波纹板可以伸缩，所以热应力的问题大致得到了解决。
    而且，绝缘底板与散热板之间还焊接有Al冲孔金属板，来吸收热应变。冲孔金属板上的小孔可以通过变形吸收热变形。虽然小孔的存在缩小了导热截面积，但是，由于热传导的整体速度取决于热阻最大的接触电阻，因此可以确认，小孔对于整体的影响并不大。
    把来自电池的201.6V电压提高到650V时所使用的升压电抗器的铁芯，在第二代时为0.1mm厚磁钢片层叠而成。磁钢片中加入了6.5％的Si（硅）。其含量正好可以防止磁致伸缩噪声的产生。
此类磁钢片价格不菲。Si即便是放到电炉中也无法良好分散。只能在制成钢板后从表面向内渗透。处理时间较长，所以价格昂贵。
    之后的工艺也非常复杂。钢板需要经过起模、加热、层叠、添加粘合剂、清洗表面、硬化粘合剂等多道工序。因此，铁芯在电抗器总成本中所占的比例相当高。
    第三代的铁芯采用了高密度压粉磁芯（HDMC:HighDensityMagneticComposite）。HDMC由覆盖绝缘层的铁颗粒高密度压缩而成。只需压缩和热处理两道工序，无需后加工，因此价格得以降低。
    但HDMC的问题在于振动。因为铁颗粒无法避免磁致伸缩，所以HDMC铁芯的振动较大。因此，第三代把方针从“清源”转向了“善后”。利用硅树脂在容器内浮起铁芯，阻断了振动的传递。结果，振动加速度缩小到了第二代普锐斯的1/3。电抗器也为丰田自动织机制造。由丰田自动织机新投建的安城工厂生产，向丰田的广濑工厂供货。

zh2206

日本人做的东西很精致。。。国内的工艺要加油。。。