永磁电机造就新能源汽车“强大内心”

时间:2019-10-16 来源: 国内新闻
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永磁电动机为新能源汽车创造了“强大的心脏”

亲手学习“生命之门”

金凤

不久前,以吉利汽车,中通客车等国内知名汽车公司的电动汽车为代表的京石百世电气(上海)有限公司生产的先进能源汽车(以下简称京津电) )磁电机已安装了超过70,000台。

从第一代功率密度为4.2-5.3kW/kg的圆线绕线电动机到第二代功率密度为6.3kW/kg的扁铜线绕线电动机,永磁体的产品和样品指标电机,与欧洲,美国,日本和韩国等一线汽车电机制造商的产品水平相当。

在过去的两年中,公司和其他17个部门带动了上游产业链突破技术瓶颈,填补了国家“十三五”重点研发计划中的多项国家技术和产品空白。用于新能源汽车驱动马达。其中,高端稀土永磁体中重稀土的使用减少了近50%。绝缘材料的长期耐温超过200°C,耐电晕磁铁的寿命是国家标准的几倍;漆包扁线的使用寿命超过90小时。

一些依赖进口的原材料,核心组件和设备是独立开发和生产的。有些材料不仅使用寿命比国外长,而且仅花费国外60%的费用。

截至2019年6月30日,该项目的第一代圆形绕线电动机已积累了6.8万辆乘用车和近4,000辆商用车。

驱动器电机担负着世界一流的汽车电机制造商

新能源汽车的发展离不开电机系统,它是电力驱动的核心组成部分。高速,高效和高可靠性的电动机使新能源电动汽车消耗的能量更少,使用寿命更长。

电动机的电流由绕组传导,因此绕组之间以及绕组与铁心之间需要绝缘。低电阻和可靠的绝缘是电机绕组的基本要求。

在21世纪初期,着名的电机专家Cai Wei发明了“发夹式绕组”电机,该电机后来被应用于通用雪佛兰Tahoe Hybrid,这是世界上第一个“发夹式绕组”电机。汽车。在驱动领域的应用。

自2017年启动国家重点研发计划以来,蔡炜领导精密电气部门担任专人负责,完成了第一代带电圆线绕线电机的技术创新,批量生产和装车密度为4.2kW/kg。汽车应用。

同时,第二代扁平电磁线绕线电动机也已经完成了样品制造和性能测试,并进入了测试认证。通过巧妙的设计,他们解决了多并联分支波绕组布置的拓扑问题,调整了冷却和焊接参数,解决了多套细扁线电机绕组的制造问题,提高了电机的极数和速度,并且使电机更小。铜线,硅钢板等材料的使用较少,单位功耗较少,性价比较高。

”功率密度从4.3kW/kg增加到6.3kW/kg,超过了美国通用螺栓电动机的4.6kW/kg和BMW i3电动机的3.8kW/kg的功率密度。美国计划。其2025年新能源汽车电动机指标为5.7kW/kg。”蔡炜说。

在此基础上,第三代换位导体绕组电动机也已启动。

高端永磁磁铁的稀土用量减少了50%

在全球新能源汽车电驱动中,永磁电动机占近90%。向永磁体中添加重稀土如钌和可保持剩磁并提高矫顽力。 “但是,稀土矿山中稀有稀土储量稀少。随着新能源电动汽车的普及,国内外稀土永磁电机的大规模生产,使用重稀土将面临资源短缺的瓶颈。”蔡炜说。一些发达国家已经在电气产品中使用了低重稀土永磁体。

《中国的稀土状态与政策》白皮书指出,中国占世界市场供应量的90%以上,其中稀土资源占23%。

但是,我国的稀土永磁体制备和永磁电动机早已受到日本的限制。 “在日本购买中国的稀土永磁原材料,制造永磁甚至电动机之前,然后将它们高价卖给我们或出口到欧美。”蔡炜说。

如何有效利用重稀土资源以避免资源短缺并降低成本?在这个特殊项目中,蔡伟率先结合烟台首钢磁性材料有限公司,开发了渗透技术和晶格细化技术,可将重稀土的使用减少多达50%。

过去,重稀土如钇或钇经常与其他永磁材料缠结在一起,如捏合。现在,通过精炼晶格,重稀土元素会渗透到磁铁中,并在那里渗入。越来越少。”

蔡伟介绍说,研发人员使用晶粒细化和微结构一致性工艺填补了国内细粉工艺的空白,并将35EH磁体的质量含量从7wt%降低到8wt%到5wt%。将重稀土的使用量减少了20%以上。同时,他们将细粉工艺与扩散工艺结合在一起。 42EH磁铁的铋含量从8wt%降低到等效的镝4.5%,重稀土的使用减少了40%-50%。

某些绝缘材料的耐蚀性比国家标准高10倍

作为新能源汽车的心脏,驱动马达中有许多电磁线。如果电磁线和绝缘材料不能承受电动机运行时的高压,高温和高电压变化率,则很容易发生故障,从而缩短电动机寿命。

中国生产的耐电晕绝缘材料基本上是由国外制造商制造的。 “例如,纳米粒子改性的聚酯亚胺和其他原料以及耐电晕的软复合纸等随时都会碰到脖子。”蔡炜表示,卖方市场的实力,使国内用户不由自主。

在该项目中,蔡炜和苏州巨峰绝缘材料有限公司(以下简称巨峰)利用纳米粒子与搪瓷漆基树脂的复合技术突破了纳米粒子的技术瓶颈。难以分散在搪瓷漆基树脂中。制备了均匀分散的纳米分散液,并成功制备了耐电晕漆包线漆。

目前,巨峰公司开发的耐电晕的聚酯酰亚胺浸渍树脂的长期使用温度超过200℃。其研发的抗电晕漆包线电晕测试寿命超过90小时,填补了国内空白,超过了国际竞争者的指标。耐电晕漆包圆线的耐电晕寿命超过100小时,是国家标准要求的10倍以上。

今年9月,中共中央和国务院印发《交通强国建设纲要》,旨在加强对下一代信息技术,人工智能,智能制造,新材料和新能源,并写于《纲要》。

蔡唯认为,汽车工业是道路交通的重中之重。 “汽车的核心组件很强大,而中国的汽车行业也很强大。”

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