先进还是落后？宝马iX3电动汽车用的还是有刷电机？励磁同步电驱技术揭秘

不长叶子的树 · 发表于 2023-8-5 23:59:01

最近关注了一下宝马iX3，觉得优惠力度不错，领先版不到27万。后来看到有几位车主反映说在路上抛锚，提示传动系统故障。可能是用的电机碳刷磨损堆积的碳粉造成，要清理碳刷或更换碳刷。直接劝退，我就纳闷，这都21世纪了，宝马还在用有刷电机？这是为了在以后给4S店保养创收吗？

不过好像宝马驱动电机技术很先进（2楼有转介绍），采用的是马勒提供的电励磁电机，用的是滑环碳刷，说是火花很小，磨损很少，无需磁钢，高速运转时效率高。当然不管你的有刷电机多先进，我的理解肯定是无刷电机比有刷电机好啊，老师也是这么讲的，包括电动工具，大家都喜欢无刷的。不知大家怎么看这个技术？

（图片来源见水印）

有车主更换下来的驱动电机的滑环碳刷，可以看出黑色的碳刷粉末还是不少的

正反两面各有三个碳刷

不长叶子的树 · 发表于 2023-8-6 00:00:39

VM新能源汽车

电驱总成剖视图

首先，新一代电驱系统舍弃了宝马i3的技术路线（永磁同步），电机采用电励磁方案，这与早期分享的雷诺RENAULT全新电动平台CMF-EV是一样的。选择该方案的理由，还是得以马勒管理委员会主*席兼首席财务官Michael Frick在推广马勒电励磁电驱的原话作为参考：
电励磁电机与传统永磁同步电机不同之处在于：除了给定子电流激励以外，还有单独的转子电流激励（代替永磁体）。

电励磁电机

由于转子是旋转件，为了实现电流激励，通常采用滑环+碳刷的结构。

电励磁电机机构

在定子设计方面，采用4层扁线，54槽。三相出线的“小辫子结构”较为特殊，这主要是为了匹配控制器布置方案决定。

电机定子

4层扁线定子

定子绕组端部冷却

电机温度传感器

在转子设计方面，采用圆线的电励磁转子，6极，无磁钢。需要留意的是，转轴装配采用液氮冷套工艺。

电机转子

转子内部结构

转子注塑工艺参考宝马专利CN110832757B。

转子注塑

在非花键端，可以看到传统电励磁所需要的碳刷。

非花键端励磁导电碳刷固定结构

励磁导电碳刷

励磁碳刷结构可参考宝马专利CN112840539A。

励磁碳刷结构

非花键端电机固定轴承供应商KOYO，采用四层波簧预紧。

非花键端轴承

波簧

非花键端轴承密封结构设计，采用SKF油封。从结构上来看，这与无纺布导电油封神似，可惜在SKF官网上并没有找到该产品的详细介绍，推测作用更多的是防尘。

SKF油封

花键端轴承供应商KOYO，采用卡簧限位。

花键端轴承

花键端轴承密封结构设计，同样采用SKF油封。

花键端轴承油封

除了非花键端的励磁导电碳刷，在花键端还有轴承电腐蚀解决方案-接地碳刷。

接地碳刷固定结构

接地碳刷

励磁转子

在塑料材质的选择方面，无论是汇流排还是接线座，选用耐温等级更低的PA6/PA66。

三相转接/汇流环/三相接线座

电机转速传感器也首次了采用xMR磁阻解角器，感应磁铁安装在转轴端部（如有错误，欢迎指正）。

速度传感器安装结构

速度传感器

霍尔传感器工作原理参考如下

霍尔传感器工作原理

无线传感

无线励磁输电系统的简化电路可参考如下。

xktx09 · 发表于 2023-8-6 00:18:07

不是很正常吗，杂牌

panmouse · 发表于 2023-8-6 08:20:17

有刷、无刷各有优缺点，无刷是趋势，但是无刷要解决驱动元件的可靠性，这个估计有专利技术封锁，不是是你又能力就可以上马生产的！

hongo · 发表于 2023-8-6 08:32:49

因为它不用永磁电机，所以转子也需要通电才能工作，如果把转子做成无刷感应供电的成本就太高了，所以就用了电刷。

其实这是脱裤子放屁，增加成本又降低可靠性，老老实实用稀土永磁电机多好。

nvy · 发表于 2023-8-6 10:05:51

可能高速运行有优势

piaoxue20000 · 发表于 2023-8-6 10:27:28

可能人家稀土少，为了不被卡脖子，只能使用这玩意了

飞长爱你 · 发表于 2023-8-6 14:07:42

这不是很正常的励磁电机吗，用得着这么大惊小怪吗，利用电磁铁代替永磁体而已，电机还是直流无刷电机，电磁铁可以产生比永磁体更强的磁场，而且也不怕退磁，使用起来更方便更长寿。永磁转子在实际使用中会有一些问题，退磁是其中一个，强度是另一个问题，永磁体的整体强度不是很高，长时间高转速的情况下有破裂的可能，而永磁体一旦破裂就只能更换无法修复，电励磁转子在强度上要比永磁体要高，虽然多费了点励磁电流，但整体的效果还是不错的。

厚皮的牛 · 发表于 2023-8-6 16:32:00

用了电刷会不会有电流限制，也就是说承受不了高电流

cy101 · 发表于 2023-8-6 16:46:23

嗯，汽车电机上上用碳刷，感觉不太对劲

lanbow2008 · 发表于 2023-8-6 18:05:56

这么高档的车竟然转子还不是用永磁体，是因为缺稀土还是为以后的保养留个口子？因为永磁体无刷电机基本可以算是终身免维护，这个碳刷不但要清理估计磨损了还要更换

xgb8001 · 发表于 2023-8-7 07:36:08

有刷、无刷各有优缺点，无刷是趋势

alangxl · 发表于 2023-8-7 08:41:59

有刷这刷就是一大故障点

995511 · 发表于 2023-8-7 10:31:23

哈哈，都是被逼的，人家引以为傲的是内燃机系统，被弯道超车啪啪啪打，不得已拿起书本重新开始

samhrc · 发表于 2023-8-7 10:31:23

用感应转子也行啊。略微有一点功率因数损失问题，也不至于无故增加故障点。

江南春草 · 发表于 2023-8-7 12:36:37

厚皮的牛发表于 2023-8-6 16:32
用了电刷会不会有电流限制，也就是说承受不了高电流

这里励磁电流不大

江南春草 · 发表于 2023-8-7 12:38:00

samhrc 发表于 2023-8-7 10:31
用感应转子也行啊。略微有一点功率因数损失问题，也不至于无故增加故障点。

低钮达不到，

飞长爱你 · 发表于 2023-8-7 17:09:41

汽车的发电机目前来说都是励磁转子的，也都有电刷，两个电刷，都是常规操作了，有些小马力的拖拉机上还用永磁发电机，发电功率不大，对汽车厂家来说永磁转子的经济效益不如励磁转子，要做到相同的发电功率永磁转子发电机要比励磁转子发电机的体积大不少，仅此而已，牵扯不到稀土受限这些，而且励磁转子的电刷配套的是铜滑环，不像换向器那样还有间断还有电火花，只要磨合好了完全可以做到终生使用，磨损大往往是前期磨合工作没有做好或是压紧力过大，要么就是电刷材料过软。
感应转子电动机属于异步电机，异步电机在低频时的驱动力不强，要想达到相同的驱动力就要消耗更大的电流，这一点不如同步电机，而纯电车的电量则是能省就省，肯定要优先选择同步电机了。