Электр қозғалтқыштарына арналған электрлік болат: сорттары, қалыңдығы, ядросының жоғалуы және жоғары жылдамдықтағы өнімділігі

Электрлік көліктің диапазоны аккумуляторды пайдалану мен тартқыш қозғалтқыш ядросының тиімділігіне байланысты. Жоғары жылдамдықты электр қозғалтқыштарындағы іргелі инженерлік қақтығыс жоғары айналу жылдамдығында шектен тепкіш күштерге төтеп беру үшін қажетті механикалық аққыштық күшін сақтай отырып, жоғары жиіліктегі негізгі жоғалтуларды азайтуды қамтиды. Powertrain сәулетшілері мен сатып алу топтары күрделі теңдестіру актісімен бетпе-бет келеді. үшін дұрыс параметрлерді көрсетуіңіз керек электрлік болат . Жалпы мотор жұмысын оңтайландыру үшін Бұл техникалық бағалау нұсқаулығы жоғары тиімді тартқыш қозғалтқыштарды жасау үшін сортты таңдауды, ламинацияның қалыңдығын, магниттік өткізгіштігін және өндіріс қабілеттілігін қалай теңестіруге болатынын көрсетеді. Сынақ стендінде және құрастыру желісінде табысқа жетуді талап ететін нақты материал қасиеттерін қарастырамыз. Механикалық тұтастық пен магниттік тиімділік арасындағы сәйкестіктерді түсіну арқылы инженерлік топтар өздерінің арнайы мотор топологиясы үшін қажет нақты ламинацияларды анықтай алады.

• Баға таңдау топологияның табысты болуын талап етеді: Бағдарланбаған электрлік болат тартқыш қозғалтқыштар үшін стандарт болып қала береді, бірақ қозғалтқыштың жоғары жылдамдықтарында жылу мен тиімділікті басқару үшін арнайы жоғары жиілікті сорттар қажет.

• Қалыңдықты айырбастау: Жіңішке ламинациялар (мысалы, 0,25 мм-ден 0,10 мм-ге дейін) құйынды ток шығындарын экспоненциалды түрде азайтады, бірақ штамптау күрделілігін, құралдың тозуын және өндіріс циклінің уақыттарын айтарлықтай арттырады.

• Механикалық және магниттік ымыра: жоғары жылдамдықты ротор конструкциялары дәстүрлі түрде магниттік өткізгіштігін нашарлататын жоғары аққыштыққа ие электрлік болатты қажет етеді; қазіргі заманғы қос фазалы немесе мамандандырылған жоғары беріктік сорттарын бағалау өте маңызды.

• Топологияға тән спецификация: Қозғалтқыштың дизайны (мысалы, IPMSM және индукция және осьтік ағын) басымдықтың жоғары өткізгіштік (крутящий моменттің тығыздығы) немесе өте төмен ядро ​​жоғалуы (жоғары RPM тиімділігі) екенін анықтайды.

• Сапаның жалпы құны: Материалды таңдауды жеткізу тізбегінің ауқымдылығынан, жабынның үйлесімділігінен және жылу кернеуі кезінде ұзақ мерзімді пайдалану сенімділігінен оқшаулау мүмкін емес.

Электрлік болат EV тартқыш қозғалтқышының тиімділігін қалай жақсартады

Электр қозғалтқыштары үшін негізгі өнімділік көрсеткіштері крутящий моменттің тығыздығын, жетек цикліндегі ең жоғары тиімділікті және термиялық тұрақтылықты қамтиды. Бұл табыс критерийлері негізінен статор мен ротор өзектерінің магниттік қасиеттеріне байланысты. Дұрыс материалды таңдау қозғалтқыштың электр энергиясын механикалық энергияға минималды қалдықпен түрлендіруін қамтамасыз етеді. Қозғалтқыштың дизайнын бағалаған кезде, негізгі материал мыс орамдары тудыратын магнит ағыны үшін негізгі өткізгіш ретінде әрекет етеді. Егер бұл өткізгіш тиімсіз болса, бүкіл қуат блогы бірдей доңғалақ моментіне жету үшін батареядан көбірек ток тартып, зардап шегеді.

Магниттік өткізгіштік және моменттің тығыздығы

Жоғары магниттік өткізгіштік материалға ең аз қолданылатын токпен күшті магнит өрісін қолдауға мүмкіндік береді. Бұл қасиет берілген электрлік кіріс үшін жоғары момент шығысына тікелей аударылады. Негізгі материал жоғары өткізгіштікке ие болғанда, қозғалтқыш көбірек айналу күшін тудырады. Қанықтыру магниттелуі қозғалтқыштың өлшемі мен салмағына да әсер етеді. Қанықтыру шегі жоғары материал инженерлерге қуат тығыздығынан бас тартпай, кішірек, жеңіл қозғалтқыштарды жобалауға мүмкіндік береді. Бұл салмақты азайту көліктің жалпы тиімділігі мен ауқымын тікелей жақсартады. Практикалық тұрғыдан алғанда, қанықтыру нүктесі 1,8 Tesla орнына 1,6 Tesla болатын бағаны көрсетсеңіз, көлік шассиіне өлі салмақ қосып, қажетті ағынды тасымалдау үшін статор тістерінің физикалық өлшемін ұлғайту қажет болуы мүмкін.

Темірдің жоғалуын басқару (гистерезис және құйынды токтар)

Жалпы негізгі жоғалту гистерезис жоғалтуынан және құйынды ток жоғалтуынан тұрады. Гистерезис жоғалуы материалдың түйіршік құрылымы мен тазалығына байланысты. Бұл айнымалы ток магнит өрісін өзгерткен кезде магниттік домендер қайта теңестіруге қарсы болғандықтан пайда болады. Құйынды токтың жоғалуы жұмыс жиілігіне және материалдың қалыңдығына байланысты. Жоғары жылдамдықты қозғалтқыштар ламинаттардың ішінде айналмалы токтарды тудырады, қажетсіз жылуды тудырады. Темірдің жалпы жоғалуын азайту жылу түзілуін азайтады. Бұл күрделі салқындату жүйелеріне қойылатын талаптарды төмендетеді және көлік қозғалысы үшін батарея қуатын сақтайды. Бұл жоғалтуларды қазіргі заманғы EV қолданбалары үшін әдетте 400 Гц немесе одан жоғары бағаланатын белгілі бір жиіліктерде килограмға ваттпен (Вт/кг) өлшеуге болады.

Электрлік болат маркаларын EV қозғалтқыш түрлеріне қалай сәйкестендіруге болады

Ротор мен статордың әртүрлі конфигурациялары материалдың арнайы жіктелуін талап етеді. Бастапқы материал нұсқаларын салыстыру инженерлерге болат маркасын қозғалтқыштың пайдалану талаптарына сәйкестендіруге көмектеседі. Мотордың негізгі сипаттамасына бір өлшемді тәсілді қолдана алмайсыз. Магниттік ағын жолының физикалық геометриясы қажетті материал қасиеттерін белгілейді.

Бағдарланбаған және дәнге бағытталған кремний болат

Бағдарсыз Электрлік болат айналмалы машиналар үшін әдепкі таңдау болып табылады. Оның изотропты магниттік қасиеттері бар, яғни ол магнит ағынын барлық бағытта бірдей жақсы өткізеді. Бұл стандартты радиалды ағынды тартқыш қозғалтқыштардағы айналмалы магнит өрістері үшін өте маңызды. Астыққа бағытталған материалдар белгілі бір домалау бағытында жоғары өткізгіштік береді. Трансформаторларда пайдалы болғанымен, олар әдетте стандартты электр қозғалтқыштары үшін жарамсыз. Кейбір эксперименттік топологиялар, нақты сегменттелген статор конструкциялары сияқты, астық-бағдарланған материалдарды пайдалануға тырысады, бірақ өндірістің күрделілігі олардың кең таралуын шектейді.

Мотор топологияларына болатты таңдауды салыстыру

Қозғалтқыштың ерекше архитектурасы ядродағы кернеу нүктелері мен магниттік кедергілерді белгілейді. Материалдың дәрежесін осы топологиялық талаптарға сәйкестендіру керек.

• Ішкі тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар (IPMSM): Бұл қозғалтқыштар ротор көпірлеріндегі жоғары механикалық кернеу мен өткізгіштігі жоғары статор өзектері арасындағы тепе-теңдікті қажет етеді. Ротор материалы магниттерді 450 МПа асатын аққыштық күшін қажет ететін жоғары жылдамдықтағы орталықтан тепкіш күштерге қарсы бекітуі керек.

• Асинхронды қозғалтқыштар (IM): Бұл конструкциялар әртүрлі жүктемелерде тиімділікті сақтау үшін жоғары жиіліктерде статор ядросының төмен жоғалуына және жоғары қаныққан поляризацияға басымдық береді. Ротор жолақтары индукция процесін оңтайландыру үшін мұқият материалды сәйкестендіруді қажет етеді.

• Осьтік ағынды қозғалтқыштар: Бұл қозғалтқыштар бірегей материалды өңдеуді талап етеді. Осьтік магниттік жолдар көбінесе магниттік тұтастықты сақтау үшін арнайы орау немесе штамптау әдістерін қажет етеді, кейде қабаттасқан жалпақ ламинациялардың орнына спиральді оралған өзектерді пайдаланады.

Жоғары жиілікті және жоғары айналдыру моментінің сипаттамалары

Стандартты сорттар 400Гц пен 1000+Гц операциялары үшін оңтайландырылған мамандандырылған автомобиль маркаларынан айтарлықтай ерекшеленеді. Жоғары жиілікті сорттар шығындарды азайту үшін жұқалыққа және арнайы легірлеу элементтеріне басымдық береді. Электр кедергісін арттыру үшін кремний, алюминий және марганец қосылады. Кремний деңгейі 3,5%-ға дейін жетуі мүмкін, ал кейбір жоғары кремний қорытпалары 6,5%-ға дейін итермелейді. Бұл қоспалар құйынды токтарды азайтса, материалдың сынғыштығын арттырады. Бұл сынғыштық штамптау процесін қиындатады және өндіріс кезінде жиектердің жарылуын болдырмау үшін арнайы құралдарды қажет етеді. Сіз жиі тікелей айырбастауды көресіз: жоғары жиілікті жоғалтуларды азайту үшін кремний мазмұнын арттырған сайын, мөртабанды өңдеу аралықтары күрт қысқарады.

Ламинацияның қалыңдығы EV қозғалтқышының өзегі жоғалуына және өндірісіне қалай әсер етеді

Болаттың физикалық өлшемдері қозғалтқыштың өнімділігіне де, өндірістің өміршеңдігіне де тікелей әсер етеді. Инженерлер магниттік тиімділік пен өндірістің күрделілігі арасындағы сәйкестіктерді бағалауы керек. Материалды жұқарту құйынды токтармен күресудің ең тікелей әдісі болып табылады, бірақ ол зауыт қабатында күрделі қиындықтарды тудырады.

Стандартты және ультра жұқа ламинациялар

Өнеркәсіптік стандартты қалыңдығы әдетте 0,35 мм-ден 0,30 мм-ге дейін ауытқиды. Ультра жұқа баламалар бұл шектеулерді 0,25 мм, 0,20 мм және тіпті 0,10 мм дейін төмендетеді. Қалыңдығы азайған сайын құйынды ток шығындары экспоненциалды түрде төмендейді. Бұл қысқарту қазіргі заманғы электр қозғалтқыштарында жиі кездесетін жоғары жұмыс жиіліктерінде маңызды болады. 0,20 мм ламинаттау стекасы 0,35 мм стекпен салыстырғанда 10 000 айн/мин жылдамдықта жылу өндіруді айтарлықтай төмендетеді, бұл тұрақты жоғары жылдамдықты тиімділікті арттырады. Дегенмен, кеңістік факторы (нақты болаттың қабаттың жалпы көлеміне қатынасы) оқшаулау жабынының салыстырмалы қалыңдығына байланысты жұқа ламинациялармен азаяды, бұл жалпы айналу моментінің тығыздығын сәл төмендетуі мүмкін.

Өндірістің ауқымдылығы және шығындарды теңестіру

Ультра жұқа электрлік болат күрделі өндірістік шындықтарды ұсынады. Жіңішке парақтар бірдей қозғалтқыш ұзындығына жету үшін стекке ламинациялардың көбірек санын қажет етеді. Бұл штамптау жылдамдығын бәсеңдетеді және қатаң өндірістік төзімділікті талап етеді. Құралдың тозуы жоғары кремний, ультра жұқа сорттарды тесу кезінде тез жылдамдайды. Сонымен қатар, дәстүрлі құлыптау әдістері жұқа парақтарды деформациялауы мүмкін.

1. Штамптау престерінің тоннажын және жылдамдығын бағалау; ультра жұқа материалдар жиі бүрікпелердің пайда болуын болдырмау үшін өте дәлдікпен жоғары жылдамдықты престерді қажет етеді.

2. Қосылу әдісін бағалаңыз. Өндірушілер жиі лазерлік дәнекерлеу немесе желіммен байланыстыру лактары (мысалы, Backlack) сияқты алдыңғы қатарлы біріктіру әдістеріне ауысады.

3. Лактарды жабыстыруға арналған қатаю уақытын есептеңіз, себебі бұл өндіріс желісіне термиялық пісіру қадамын қосады, бір статордағы жалпы цикл уақытын арттырады.

Бұл әдістер қысқа тұйықталуды болдырмайды және локализацияланған механикалық кернеуді енгізбестен өзек қаттылығын сақтайды.

Жоғары жылдамдықты электр қозғалтқыштарындағы магниттік және механикалық өнімділікті теңестіру

Қазіргі заманғы жоғары жылдамдықты электр қозғалтқыштары жиі 15 000-нан 20 000 айн/мин асады. Бұл экстремалды жылдамдықтар оңтайлы магниттік өнімділікке қайшы келетін ауыр механикалық талаптарды тудырады. Ротор, атап айтқанда, бір уақытта тиімді магниттік тізбек ретінде әрекет етуі керек жоғары кернеулі механикалық құрамдас бөлікке айналады.

Айналым жылдамдығы жоғары роторлы көпірлерге арналған шығымдылыққа қойылатын талаптар

Орталықтан тепкіш кернеулер роторлы көпірлерге және IPMSM-дегі тірек құрылымдарға үлкен жүктемелер түсіреді. Болат тұрақты магниттердің ротор бетінен өтуіне жол бермеуі керек. Қатты ерітіндіні нығайту және дәнді тазарту сияқты шығымдылықты арттырудың дәстүрлі әдістері магниттік өткізгіштікті төмендетеді. Олар сонымен қатар гистерезис жоғалуын арттырады. Инженерлер қозғалтқыштың магниттік тиімділігін бұзбай жеткілікті механикалық тұтастықты қамтамасыз ететін осы шекараны оңтайландыру үшін арнайы әзірленген заманауи жоғары беріктік сорттарын бағалауы керек. Кейбір өндірушілер қазір екі фазалы материалдарды ұсынады, онда роторлы көпірлер лазерлік термиялық өңдеу арқылы жергілікті түрде қатайтылып, ламинацияның қалған бөлігін магниттік жұмсақ етіп қалдырады.

Механикалық кернеудегі магниттік деградация

Стресс-анизотропиялық әсер магниттік әрекетті өзгертеді. Жинақтау кезінде пайда болатын созылу және қысу кернеулері, мысалы, статорды корпусқа шөгу, негізгі материалдың магниттік қасиеттерін нашарлатады. Жоғары жылдамдықты жұмыс динамикалық кернеулерді де тудырады. Бұл механикалық күштер магниттік домендерді бұрмалап, бірдей шығу моментіне жету үшін көбірек ток қажет етеді. Қозғалтқыш конструкторлары нақты жұмыстың теориялық модельдерге сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін модельдеу кезеңінде осы деградацияны есепке алуы керек. Егер сіз кернеусіз материал деректерін пайдаланып қозғалтқышты модельдесеңіз, сіздің прототипіңіз ең жоғары моментте де, үздіксіз термиялық көрсеткіштерде де төмен жұмыс істеуі мүмкін.

Жылумен басқару және операциялық сенімділік

Материалдың деградациясы үздіксіз термиялық цикл кезінде жүреді. Жоғары жұмыс температурасы оқшаулау жабындарын бұзуы және уақыт өте келе болаттың микроқұрылымын өзгертуі мүмкін. Болаттың жылу өткізгіштігі статор орамаларынан жылуды таратуда маңызды рөл атқарады. Тиімді жылу беру орама оқшаулауын зақымдауы және мотордың апатты істен шығуына әкелетін локализацияланған ыстық нүктелердің алдын алады. Тиісті жылу қасиеттері бар сортты таңдау ұзақ мерзімді пайдалану сенімділігін қамтамасыз етеді. Таңдалған оқшаулағыш жабынның қабыршақтанусыз немесе диэлектрлік беріктігін жоғалтпай 180°C-ден 200°C-қа дейінгі температурада үздіксіз жұмыс істеуге төтеп бере алатынын тексеру керек.

Электр қозғалтқышының электрлік болаты: сорттары, жабындары және көздері

Жетілдірілген материалдарды көрсету коммерциялық және операциялық тәуекелдерді қамтиды. Сатып алушылар меншікті бағалау жүйелерін шарлауы және сенімді жеткізу тізбегін қамтамасыз етуі керек. Бұл мамандандырылған қорытпалардың жаһандық нарығы тығыз, және жеткізу уақыты жоба кестелерін белгілей алады.

Коммерциялық деңгей парадигмаларын түсіну

Автокөлік электр болатының нарықтық жіктеу жүйелері өндірушіге байланысты өзгереді. Ең жоғары айналу моментіне арналған 'Өткізгіштігі жоғары' бағаларды жоғары жылдамдықтағы круиздік тиімділікке арналған 'Төмен жоғалту' сорттарымен салыстыру керек. Жаһандық болат өндірушілер белгілі бір өнімділік профиліне бағытталған меншікті өнім желілерін ұсынады.

Оқшаулау және құралдың тозуын азайту үшін жабынды таңдау

Стандартты оқшаулағыш жабындар термиялық төзімділіктің, соққыға төзімділіктің және қабатаралық төзімділіктің әртүрлі деңгейлерін ұсынады. Қаптама құйынды токтардың ламинациялар арасында секіруіне жол бермейді. Қате жабын штамптау процесінде құралдың мерзімінен бұрын бұзылуына әкелуі мүмкін. Ол сондай-ақ жоғары сығымдалған қабаттасу кезінде қабатаралық тұйықталуды тудыруы мүмкін. Сіз штамптау қалыптары үшін майлаушы ретінде әрекет ететін қозғалтқыштың ең жоғары жұмыс температурасына төтеп беретін жабынды таңдауыңыз керек. C-5 жабындары температураға төзімділігі үшін кең таралған, ал C-6 жабындары кейбір жоғары температура тұрақтылығының құнына тесу қабілеттілігін жақсарту үшін органикалық қоспаларды ұсынады.

Мамандандырылған EV сыныптары үшін жеткізу тізбегінің ауқымдылығы

Жаһандық сыйымдылық шектеулері жоғары сапалы, өте жұқа бағдарланбаған электрлік болат үшін бар. EV өндірісі ауқымды болған сайын, мамандандырылған сорттардың сенімді көлемін қамтамасыз ету қиынға соғады. Жеңілдету стратегиялары мүмкіндігінше қосарланған материалдарды және әртүрлі мотор платформаларында қалыңдығын стандарттауды қамтиды. Қозғалтқышты жобалау кезеңінде жеткізушінің ертерек қатысуы көрсетілген материалды қажетті көлемде шығаруға кепілдік береді. Болат диірменінің жазбаша көлемдегі міндеттемелерінсіз қозғалтқышты 0,15 мм тәжірибелік сортқа айналдырмаңыз.

Қорытынды

• Материал сыныбын таңдаудан бұрын жоғары айналу моменті немесе жоғары жылдамдық тиімділігі басымдық екенін анықтау үшін көліктің негізгі жұмыс профилін анықтаңыз.

• Құйынды токтың қолайлы шығындарын мекеменің штамптау және жинақтау мүмкіндіктерімен теңестіретін ламинация қалыңдығын таңдаңыз.

• Қажетсіз магниттік деградацияны болдырмау үшін тек орталықтан тепкіш күштер қатаң талап ететін жерде ғана IPMSM роторлары үшін жоғары беріктік санаттарын көрсетіңіз.

• Таңдалған материалдың ауқымдылығын және жабу үйлесімділігін тексеру үшін жобалау кезеңінің басында жеткізушілермен серіктес болыңыз.

Электр болат нарығында 20 жылдан астам және өндірісте 16 жылдан астам тәжірибесі бар, SHERAXIN жабдықтары CRGO электрлік болат және CRNGO өнімдері. Дүние жүзіндегі тұтынушылар үшін теңшелген өндірістік мүмкіндіктері бар Белгіленген өндіріс, сынақ және жеткізу тізбегі ресурстарымен қолдау көрсетілетін компания сатып алушыларға материалдың өнімділігін, өңдеу үйлесімділігін, ауқымдылығын және жеткізу талаптарын тиімдірек бағалауға көмектеседі.

Жиі қойылатын сұрақтар

С: Бағдарланбаған және дәнге бағытталған электрлік болаттың негізгі айырмашылығы неде?

A: Бағдарланбаған болат магнит ағынын барлық бағытта бірдей жақсы өткізеді, бұл оны EV қозғалтқыштарындағы айналмалы магнит өрістері үшін өте қолайлы етеді. Астыққа бағытталған болат бір бағыттағы магниттік ағын үшін оңтайландырылған, ол негізінен трансформаторлар сияқты статикалық қолданбаларда қолданылады.

С: Неліктен жоғары жылдамдықты электр қозғалтқыштары жұқа болат ламинациясын қажет етеді?

A: Жіңішке ламинациялар жоғары жиілікті магнит өрістерімен индукцияланған айналмалы құйынды токтардың жолын шектейді. Бұл жылу өндіруді және энергияны жоғалтуды күрт төмендетеді, қозғалтқыштың жоғары айналу жылдамдығында тиімділігін арттырады.

С: Болаттың аққыштық күшін арттыру қозғалтқыш жұмысына қалай әсер етеді?

A: Механикалық аққыштық күшін арттыру үшін қолданылатын әдістер әдетте материалдың магниттік домен құрылымын бұзады. Бұл магнит өткізгіштігін төмендетеді және гистерезис жоғалуын арттырады, яғни қозғалтқыш бірдей моменттің мөлшерін шығару үшін көбірек энергияны қажет етеді.

С: Электрлік болатқа оқшаулағыш жабынның мақсаты қандай?

A: Қаптама негізгі қабаттағы жеке ламинациялар арасындағы электр кедергісін қамтамасыз етеді. Бұл құйынды токтардың бүкіл ядро ​​арқылы ағуына жол бермейді, әйтпесе энергияның үлкен жоғалуына және қауіпті жылудың пайда болуына әкеледі.

С: Неліктен өте жұқа электрлік болатты штамптау қиын?

A: Ультра жұқа сорттар көбінесе кремнийдің жоғары деңгейлерін қамтиды, бұл оларды сынғыш етеді. Бұл сынғыштық штамптау қалыптарының тез тозуына әкеледі. Бұған қоса, жұқа парақтарды механикалық түрде деформациясыз біріктіру қиынырақ, бұл көбінесе лазерлік дәнекерлеуді немесе желімдеу процестерін баяулауды қажет етеді.