Rivian最新油冷电驱拆解分析
Rivian在其最新的R1T和R1S双电机四驱车型(前/后桥各一个电机)上使用了In-House油冷电驱。
和上一代的四电机(每个电机150kW/310Nm)版本相比,单电机功率提升显著。
从下表看到,新的双电机存在2个版本,如果每个版本的前后驱功率又不一样,那么将存在4款电机,这样变形显然很多,不利于量产的成本控制。
Rivian配置表
所以不妨大胆猜测前后驱的差别仅在于有无脱开机构,是否如此只能有待更多信息披露。这样可以得到普通版本的每个电机的性能参数为峰值功率200kW,峰值扭矩415Nm,而Performance版本每个电机性能参数为峰值功率250kW,峰值扭矩560Nm,均远高于博世上一代水冷电机。一方面来自于电机尺寸增大,另一方面来自于油冷加持。
上一代博世水冷电机定子
本次Munro拆解为前驱,从尺寸看应该是常规版本,即200kW/415Nm。
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总成设计
该电驱采用常见的三合一共壳体设计。和常规不同的是冷却系统部件放在了减速箱后盖。优点可以简化三合一壳体的结构复杂度,缺点则是增加轴向长度。
下图中,底部可以看到半插入的油泵,和后级外置油滤及油冷器的安装接口。
减速箱采用常规2级平行轴减速,巨大的从动轮意味着大速比和强大的轮端扭矩,进一步加持了越野能力。
控制器采用了高度集成设计,所有元件都集成在带冷却水路的控制器盖板内,控制板和驱动板布局紧凑,通过4根螺栓安装到壳体内。
整个控制器倒扣到3合1壳体,尺寸小巧。
控制器通过下图中的三相铜排和电机连接,通过一个水嘴接头和壳体水道连接。
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电机设计
定子采用4个耳朵通过长螺栓固定,绕组采用Hair-Pin。
发卡端出线,Busbar集成了3个独特的带螺纹孔铜柱,结构简单并且,结实。
控制器出来的接线座也带3个铜柱。
最后6个铜柱通过3根铜排连接。
转子铁心采用一字斜极,两端全铝平衡盘。
旋变4个极,猜测该电机为8极48槽设计。
另外在平衡盘和铁心开有贯穿的通孔,推测该孔用来通风冷却转子。
同时轴上有给绕组甩油冷却孔,和给轴承润滑的甩油孔。这也进一步证实了上述猜想,即转子内并未通油,毕竟发热量和温度的瓶颈并不在转子。
再看看转子进油结构。转子进油结构分为两派:一派是放任型,即把油引到转子空心轴入口后,就任其在内部随波逐流,自由分配,这样省心省力,但不同的入口流量和转速可能带来多变的两侧流量配比,影响油冷效果;另一派为保姆型,通过转子轴内构件把油引到出口附近位置,或直接让油从转子中部流出,实现尽可能地均匀分配。
Rivian的设计,就是把保姆型做到了极致,通过旋变盖板上伸出一根油管插入到空心轴内部,并在油管两端外围开孔实现全定向给油。
再细看,出线端(发卡端)油孔有3排(1大2小),扭头端油孔有2排(1大1小)。但无法看出每排圆周方向有几个。
在旋变盖板的油管插固定部位,有3圈环形凹槽,但槽内并未安装任何密封部件,所以转子油腔在这里是和腔内空气连通的。连通的好处在于,可以将转子内流动和包含定子冷却的全液体流动解耦,避免转速对总体流量分配产生影响,缺点是会卷入空气。
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系统油冷设计
下图黄色箭头处为壳体的水路入口,经过壳体表面明槽,进入蓝色箭头所指的油冷器入水口,后从顶部的水管流出。
在油冷器的顶部存在如下方形构件,从方位看其连接油程的进出口,不难猜测它的内部装了一个温控阀(蜡包型),即低温时旁通油程,降低流阻和热损耗。
油泵的出口紧接着是个压滤,和特斯拉一样,采用了外置可替换式。
在另一个视频里,在油泵的入口赫然装着一个庞大的吸滤,颇有E-GMP的风格,多一个大吸滤的必要性可能在于缓解后级压滤在中后期流阻升高问题。
油从压滤出来后,首先进入减速箱润滑在一级齿轮啮合处安装了一个对称的喷油结构,同时在壳体上差速器附近开了个孔给差速器润滑。
同时在差速器边上安装了一个巨大的导油板,看来该箱子充分挖掘了甩油润滑的能力。
随后润滑油来到了定子部分,通过一圆弧型构建对扭头端绕组进行喷油。
然后再通过接力赛的形式,用一相似形状构件和一油管,把油引到发卡端对绕组冷却,可以看到该端有8个喷孔。它并未采用常规的环形无死角喷油方案,同时铁芯没有直接喷油冷却得到证明。
随后通过这一注塑件的又一接力端口,把油引到了旋变盖板和转子油管,至此完成一个循环。
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差速器设计
其独特的差速器设计,采用4个小的伞齿作为行星轮,集成在外齿圈内侧,轴向空间紧凑。
同时该差速器还带有脱开功能,下图中的齿圈和差速器壳体可以相对旋转,并且可以看到齿圈的内侧和差壳的外侧都布满一周花键。
通过一个弹簧和同步构件实现内外结合传递扭矩。
装配后的状态如下,当电磁铁没有给同步构件推力时,同步构件脱出,差壳和齿圈解耦。
当下图中安装于壳体内的电磁铁通电时会将同步构件推入结合部位,使得齿圈和差壳结合传递扭矩。
下图为差速器的后盖,采用分体式的结构让差速器设计更加灵活,新能源电驱的差速器越来越与众不同,特斯拉也宣称在开发下一代差速器。
在壳体外侧可以看到2个接插件,推测一个为脱开机构的供电,另一个为位置传感器。
总结:紧凑的控制器设计相较上一代有很大进步,并且优于市面上大多数竞争对手双油滤设计。点到点的转子配油管和高度集成的旁通油冷器表明油冷的技术发展已日趋成熟,更紧凑和多功能的差速器将在技术迭代中更多出现。
作者:三水也
来源:调皮的JINX 微信公众号
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