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碳纤维高速电机转子谁在做?

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发布:开垦者 来源:
PostTime:20-1-2024 21:52
碳纤维高速电机转子谁在做?

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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新能源车驱动电机高速化趋势明确,同时高转速导致转子所受离心力变大,对电机稳定性和安全性带来挑战。为保证高速电机安全稳定运行,需对永磁体加以保护。相较于金属护套,碳纤维复合材料护套具有轻量化、高强度与耐久性、低导电率、高导热等特性,起到保护作用的同时能够降低涡流损耗,同时不会影响转子散热,可以更好地匹配电机高速化需求,从而提高电机性能。此外,碳纤维护套可与高强度硅钢片同步使用,强强联手共同助力高速电机转子克服高离心力挑战。

产业化进展来看,特斯拉开碳纤维转子应用先河,在2021年6月交付的Model S plaid中采用碳纤维包裹转子从而加强其结构强度,最高转速达到20000rpm+,进而最高时速达到322公里。而后多家国内外主机厂及Tier1密切跟进。

基于此,高转速的碳纤维转子的设计优势非常明显。为降低电驱动系统的散热问题,考虑到碳纤维材料在受热后会产生热胀冷缩现象,所以转子和定子之间就要保留一定的距离间隙,必要时可以在碳纤维转子表面进行精加工,保证必要的气隙;而碳纤维的结构强度高,可以抑制住转子的金属热膨胀,这样就可以使转子和定子之间的距离变小,进而增加了磁通量的利用率,在同等输入电流下,电驱动系统的转速增加、做功变大、效率提高。

对于下一代电驱动电机性能提升的技术难题,碳纤维转子可解决高转速带来的转子结构安全性问题,而高压产生的轴电流问题,则可用碳纤维电刷来解决;在成本上,通过增加成套设备的投入,可以降低单位生产成本。

今日,本号发布了《2023年电驱(电机)热点技术盘点》(点击查看),其中就涉及到了热点技术/产品:碳纤维转子。欢迎阅读。

01#

特斯拉汽车



特斯拉汽车是行业内首个给电驱动系统转子上设计碳纤维保护套的,核心作用是加强电驱动系统转子的结构强度,防止高转速工况下永磁体脱落、同时可以提升电驱动系统的漏磁通,提升电驱动系统的轻量化。Model S/X的plaid车型正是搭载此项技术,最高车速可以达到322km/h(三电机四轮驱动,前单电机、后双电机,最高转速20000rpm)。



02#

智新科技



东风汽车的新能源车型主要搭载智新科技设计研发的电驱动系统,东风汽车于2023年新能源动力系统品牌春季发布会亮相的东风马赫E新能源动力品牌,其中马赫电驱动系统,具有“极致融合、高效高速、动力澎湃、智能控制”四大亮点,电驱动系统采用了碳纤维包覆转子技术,其转速可达30000r/min,与智新科技自主开发的碳化硅控制器匹配,系统最高效率可达94.5%,以此实现了“高速高效”的目的。



03#

红旗新能源



红旗汽车自主研发的红旗HSM高效电驱系统,该系统独创的超轻、高磁密碳纤维转子、超高频高功率碳化硅模块、主被动噪音抑制等技术,实现引领全球的95.5%系统效率和“零”感知噪音。其中红旗自主研发的碳纤维复合材料包裹转子总成,利用碳纤维抗拉强度极高、膨胀系数极低的特点,牢牢包裹住转子铁心及磁钢。碳纤维环向张紧缠绕于转子表面,为电驱动系统的转子施加精准的预紧力,使转子总成得到全方位保护,电驱动系统可以实现平稳的运行。



04#

威睿电动



极氪汽车001FR采用四个800V碳化硅永磁同步电机,全部由吉利的威睿公司自研,后电驱动系统采用两个电机并列布置,单个输出功率310kW,最高转速达20620rpm,功率密度4.4kW/kg。并且为了应对如此高的转速,电驱动系统表面使用自研的碳纤维包覆转子(确切是采用华渔的碳纤维材料);系统综合最大马力为1265匹,其中前面两个电机采用了创新的非对称平行布置,单个输出功率155kW。



05#

博格华纳



博格华纳作为tire1供应商,在2023年4月上海车展期间推出了碳纤维电机转子,其最高转速达到了25000rpm,助力实现高功率、高转速电驱动系统的产品开发应用。



06#

智己汽车



智己汽车2023年发布的LS6车型,其电驱动系统采用了定转子双油冷方案,其中转子也是用了碳纤维外壳的电驱动技术,其搭载的上汽碳纤维转子电驱动系统800V高压电驱”超级组合的全新一代电驱动系统,最高转速达到了21000rpm,速度也达到了252km/h。



07#

广汽埃安



2023年3月3日,广汽埃安发布了全新一代高性能集成电驱:夸克电驱。

广汽埃安推出的夸克电机融合自主专利的X-PIN扁线定子技术和碳纤维高速转子技术,这两种技术能让电驱动系统缩小25%体积的情况下,电驱动功率提升30%以上。此外,X-PIN碳纤维高速电机技术具有3项独有平台绕线方案的国家专利,可实现70kW~320kW功率范围、220~450Nm扭矩范围多平台兼容。



09#

小米汽车



小米汽车2023年发布新车SU7电驱动系统采用了众多引人注目的技术。继成功量产21000转的小米超级电机V6/V6s和2025年即将量产上车的27200转小米超级电机V8s之后,小米实验室宣布已完成35000转电机技术的预研工作,这一成果无疑将再次提升小米在电机技术领域的领先地位。

除了转速的提升,小米在新型电机研发中还采用了全新的碳纤维极光缠绕转子工艺。这一创新工艺利用激光原位固化技术,实现了碳纤维的精确缠绕和固化。相较于传统的转子制造工艺,碳纤维极光缠绕转子工艺具有更高的精度和更好的预紧力,从而显著提升了转子的机械强度和耐磨性。此外,该工艺还能有效提高生产良率,降低制造成本,为电机的批量化生产和应用奠定了坚实基础。



10#

汇川联合动力



据了解,目前,汇川联合动力在技术方面实现多项突破:

  • 已批量交付的第四代动力总成电机最高转速达 20,000rpm,高 于主流 12,000-14,000rpm,且目前已完成 25,000rpm 碳纤维转子的技术开发;

  • 首台超 低焊工艺电机成功下线,扁线电机槽满率大幅提升 20%以上,电机功率密度提升 8%以上;

  • 第二代 SiC 电机控制器随客户车型上市,即将进入批量交付阶段(公司是国内少有供应 SiC 电控的第三方供应商)。


11#

天蔚蓝



在某论坛上,天蔚蓝嘉宾分享了一个800V两万转的案例,同样尺寸的电机,传统方案1mm空气间隙,新方案2mm间隙,碳纤维层1.2毫米,功率从280kW提升到314kW,相应扭矩提升16Nm,最高效率提升0.2%。

该公司碳纤维转子拥有如下优势:

工艺及设备开发能力:定制开发了行业领先,具有高精度张力控制系统的干湿两用碳纤维复合材材料缠绕机,并具备设备自主开发能力,可进行不断迭代。

完善的原材料检测设备:具备缠绕树脂粘度、凝胶时间、热失重曲线、玻璃化转变温度、热膨胀长系数、碳纤维力学性能、碳纤维复合材料力学性能等相关的检测设备。

完善的碳纤维转子测试和可靠性评定能力:具备动平衡仪、高温超速试验机、高精度CT扫描仪、三坐标尺寸检测设备、真空碳氢清洗机和清洁度分析仪、油品兼容性试验罐、高温老化箱、高低温冲击试式验箱、高低温循环试验箱、恒温恒湿试验箱、机械振动台等全项检测和可靠性评定设备。

碳纤维转子验收企标:基于完善的设备检测能力,从原材料、产品性能、工艺/工况参数影响、产品品可靠性评定等方面建立起了全方位的测试验收标准,确保高质、高效地进行产品开发、迭代和质量控制制,让客户放心。



12#

墨森科技

墨森科技是国内首家碳纤维高速永磁电机转子结构正向研发供应商,创始团队早在2017年率先启动研发工作,公司突破了关键技术——超高张紧强度下的无损缠绕,具备从碳纤维材料、结构设计、电磁设计、成型装配工艺、装备制造及检验检测在内的等全方位技术能力。

在客户方面,目前,墨森科技的碳纤维转子产品已获格力装备、江特电机、中电21所等企业批量采购,并与超过20家主机厂及Tier1供应商密切配合,合作开展新能源车高速永磁电机碳纤维转子的研发,已完成多轮设计仿真计算、供样及测试,并获多个定点。



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