Nidec Ni150Ex三合一拆解
当前位置：关于美仑>资讯
更新时间: 2023/02/02

1、概述✦


尼得科Ni150Ex三合一于2019年4月量产，此后日电产为扩充其产品线在Ni150Ex基础上先后推出了Ni100Ex（2020年11月量产）以及Ni200Ex（2021年8月量产），并计划推出用于A级车以及A0级车的Ni70Ex和Ni50Ex，本文拆解分析即基于尼得科基础版电驱系统Ni150Ex开展，其实物图如下：


1.png

图1 Ni150Ex实物图


Ni150Ex三合一的主要技术参数见下表：


表1 Ni150Ex主要技术参数

2.png


电驱总成称重为87.84kg，与上表中尼得科官宣技术资料数据吻合，见下图：


3.png

图2 Ni150Ex电驱总成重量


2、电机✦


2.1、电机定子


Ni150Ex为永磁同步电机，定子绕组为圆线，图3、4、5为定子结构说明


4.png

图3 定子结构1


5.png

图4 定子结构2


6.png

图5 定子结构3


定子采用螺栓固定，底端部止口定位。相对于过盈固定定子的方式，采用螺栓固定工艺不需要进行加热，易于装拆，从而可以提高生产效率，减小加热造成的壳体变形，此外根据相关理论，螺栓固定还可以加快电磁激励传导，从而在一定程度上降低电机噪音，改善电机的NVH性能。但是螺栓连接也有劣势，主要表现是螺栓太长，拧紧过程中容易脆裂。原因是螺栓的加工工艺为冷镦成型后搓齿，容易造成硬化。


2.2、电机转子


转子结构如图6、7：


7.png

图6 转子结构1


8.png

图7 转子结构2


2.3、旋转变压器


除电机定转子外，还有一个影响电机控制精度的关键零部件——旋变，其安装位置如图


9.png

图8 电机旋变


3、逆变器✦


2.1、电机定子


逆变器的主要技术参数见表2


表2 逆变器主要技术参数（数据来自尼得科）

10.png


系统架构：


11.png

图10 Ni150Ex控制器系统架构（数据来自尼得科）


逆变器盖板为冲压钢板，工艺简单，成本低，如图11


12.png

图11 Ni150Ex逆变器盖板


拆开盖板，电路板即呈现出来


13.png

图12 Ni150Ex逆变器电板


在逆变器的下方和通气塞垂直的方向是电机三相线出线端，出线方向和逆变器平行，便于螺栓拧紧。


14.png

图13 电机三相出线铜排


4、减速器✦


Ni150Ex减速器较为简单，结构紧凑，为三轴两级减速外啮合齿轮，输入轴到中间轴的中心距为88，中间轴到输出轴中心距为135，具体如图14


15.png

图14 减速器布置及中心距


4.1、齿轮


齿轮共有4个，输入轴齿（齿轴一体）、中间轴两个、主减齿，如图15


16.png

图15 输入齿轮、中间齿轮、输出齿轮


上述4个齿轮的测绘参数如表3所示


表3 Ni150Ex齿轮基本参数

17.png


从上述参数来看，该箱的齿宽较大，但是螺旋角并不大，因而其重合度并没有突破5，尤其是第一对齿的端面重合度只有1.43，而第二对的轴向重合度也仅达到2.18，这些可能对NVH性能有所影响。此外由于齿宽较大，导致重量上升，称重显示，输入轴已经达到1.75kg，输出主减速齿轮4.5kg，中间轴两个齿轮加在一起甚至已经到了5.1kg。这些都还有优化的空间。


4.2、差速器


尼得科Ni150Ex电驱差速器为传统开式差速器，没有什么亮点可言，稍有借鉴意义的可能是其润滑特征设计，如图16


18.png

图16 差壳润滑特征


4.3、轴承


尼得科该款箱子电机轴及减速器输入轴采用的是4轴承结构，在当前普遍采用3轴承结构的时期，这样的布置稍显奢侈，虽然刚性提升了但代价是成本增加了。该箱的轴承主要有8个，如图17


19.png

图17 Ni150Ex减速器轴承


上述轴承参数见表4


表4 Ni150Ex减速器轴承参数

20.png


表4中除差速器轴承为圆锥滚子轴承外其余的都是深沟球轴承。电机轴两端轴承型号一样，一端调整垫，一端波形垫片预紧，见图18


21.png

图18 电机轴轴承


输入轴靠近电机端轴承为6208，靠近齿轮端轴承为6406，调整垫片置于减速器端盖一侧，具体参见下图


22.png

图19 输入轴轴承


中间轴两端轴承型号一样，都是6208，其中靠近大轮端的轴承有卡环固定，见下图


23.png

图20 中间轴轴承


差速器轴承为圆锥滚子轴承，靠近减速器端盖一侧垫片预紧，如图21


24.png

图21 差速器锥轴承


上述轴承中并未见陶瓷球轴承或导电环之类的轴承电腐蚀解决方案，事实上Ni150Ex确实出现过电机轴承电腐蚀的情况，为了解决该问题尼得科已经在去年（2021年）8月份量产的Ni200Ex上体现了其解决方案：电机一端的轴承采用碳刷并用油封密封，另一端的轴承采用了陶瓷球轴承，具体参见尼得科官方资料。


5、冷却✦


尼得科公开的冷却润滑方式如下图


25.png

图22 Ni150Ex冷却润滑方案


Nidec的E-Axle采用油冷结构，电机双向冷却，该结构包括一个流动冷却系统，通过从电机顶部喷淋冷却油的方式来冷却电机；此外该结构还包括飞溅冷却系统，通过喷射冷却油来冷却绕组的端部。Nidec从内部和外部对电动机进行冷却，充分利用旋转的电动机轴产生的离心力。

Ni150Ex的EOP如图23


26.png

图23 电动油泵


图23中的EOP安装于整箱的底部，EOP将箱体内温度较高的油液泵入到冷凝器进行冷却，然后进入到电机定转子进行冷却以及飞溅到轮齿、轴承进行润滑，冷凝器见图24


27.png

图24 冷凝器


从图24中可以看出，油液进出口有两个密封胶圈，冷却液通过上图中的黑色软管和整车冷却外循环相连。电机定子冷却积油盘在壳体上的固定见图25


28.png

图25 定子冷却积油盘


显然上图中的定子冷却还是非常简单的，仅有一个积油盘，但是尼得科却敢于打破常规，敢于设计使用，这一点还是值得肯定并学习的。


6、总结✦


得益于Ni150Ex的超高性价比，目前尼得科在三合一电驱总成的市场厮杀中已经稳稳的占据了一席之地。目前搭载该箱的整车有广汽埃安新能源、广汽丰田、广汽本田、广汽蔚来、吉利几何A和C等，此外2021年8月量产的Ni200Ex已经搭载在吉利Zeekr001上。因此拆解、学习尼得科电驱的设计、制造装配工艺、成本控制等还是有必要的。