我开始规划我的2024年新能源汽车高速驱动电机趋势明显,同时转子上的离心力因高速而变大,给电机的稳定性和安全性带来了挑战。 为了保证高速电机的安全稳定运行,需要对永磁体进行保护。 与金属护套相比,碳纤维复合护套具有重量轻、强度高、耐久性高、导电率低、导热系数高等特点,在减少涡流损耗的同时可以起到保护作用,不会影响转子的散热,可以更好地匹配电机的高速需求, 从而提高电机的性能。此外,碳纤维护套可与高强度硅钢片并联使用,可配合使用,帮助高速电机的转子克服高离心力的挑战。
在产业化进程方面,特斯拉率先应用碳纤维转子,在2024年6月交付的Model S Plaid中采用碳纤维包裹转子,加强结构强度,最高时速20000转/分+,最高时速322公里。 此后,多家国内外主机厂和Tier1紧随其后。
基于此,高速碳纤维转子的设计优势非常明显。 为了减少电驱动系统的散热问题,考虑到碳纤维材料加热后会产生热胀冷缩,转子与定子之间应预留一定的距离间隙,必要时可对碳纤维转子表面进行细化,以保证必要的气隙; 碳纤维的高结构强度可以抑制转子的金属热膨胀,从而减小转子与定子之间的距离,从而提高磁通量的利用率,在相同的输入电流下,电驱动系统的速度提高,功变大,效率提高。
对于提高下一代电驱动电机性能的技术难题,碳纤维转子可以解决高速引起的转子结构安全问题,碳纤维电刷可以解决高压产生的轴电流问题。 在成本方面,通过增加成套设备投资,可以降低单位生产成本。
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特斯拉汽车
特斯拉汽车在业内率先在电驱动系统的转子上设计了碳纤维保护套,其核心作用是加强电驱动系统转子的结构强度,防止永磁体在高速工况下脱落,同时可以提高电驱动系统的漏磁通,提高电的轻量化驱动系统。Model S X的Plaid车型搭载了该技术,最高时速可达322km/h(三电机四驱,前单电机后双电机,最高时速20,000rpm)。
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智信科技
东风汽车新能源车型主要搭载智信科技设计研发的电驱动系统,东风汽车旗下东风马赫新能源动力品牌亮相2023新能源动力系统品牌春季发布会,其中马赫电驱动系统有“极致集成、高效率、高速度、 澎湃动力,智能控制“,电驱动系统采用碳纤维涂层转子技术,转速可达30000rmin,匹配智芯科技自主研发的碳化硅控制器。系统最高效率可达945%,从而达到“高速、高效率”的目的。
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红旗新能源
红旗汽车自主研发的红旗HSM高效电驱动系统,是全球领先的超轻、高磁致密碳纤维转子、超高频大功率碳化硅模块、有源和无源噪声抑制等技术,已达到世界领先的955% 的系统效率和“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,利用碳纤维极高的抗拉强度和低膨胀系数的特点,牢固地包裹转子铁芯和磁铁。 碳纤维圆周张力缠绕在转子表面,对电驱动系统的转子施加精确的预紧力,使转子组件得到充分保护,电驱动系统实现平稳运行。
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威瑞电气
淑氪001FR采用四台800V碳化硅永磁同步电机,均为吉利威瑞公司自主研发,后电驱动系统采用两台并联排列的电机,单台输出功率310kW,最高转速20620rpm,功率密度44kw/kg。而为了应对如此高的转速,电驱动系统表面采用了自主研发的碳纤维涂层转子(确切地说,是华宇的碳纤维材料); 该系统的综合最大马力为1,265马力,其中前两台电机采用创新的非对称并联布置,输出功率为155kW。
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博格华纳
博格华纳作为TIRE1**供应商,在2024年4月的上海车展上推出了最高转速为25,000 rpm的碳纤维电机转子,助力实现大功率、高速电驱动系统的产品研发和应用。
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智基汽车
智基汽车2024年发布的LS6车型,其电驱动系统采用定转子双油冷方案,其中转子还采用了碳纤维外壳的电驱动技术,并搭载了上汽集团碳纤维转子电驱动系统800V高压电驱动“超级组合”的新一代电驱动系统, 最高转速为21,000rpm,时速为252km h。
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广汽埃安
2024年3月3日,广汽埃安发布新一代高性能集成电驱动:夸克电驱动。
广汽埃安夸克电机结合了其专利的X-PIN扁线定子技术和碳纤维高速转子技术,可使电驱动系统尺寸减小25%,电驱动功率提高30%以上。 此外,X-PIN碳纤维高速电机技术拥有3项独特的平台绕组方案国家专利,可实现70kW 320kW功率范围和220 450Nm扭矩范围的多平台兼容性。
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小米汽车
小米汽车将于2024年发布新车,SU7电驱动系统采用了多项引人注目的技术。 继21000转/分的小米超级马达V6 V6S和将于2024年量产的27200转/分小米超级马达V8S成功量产后,小米实验室宣布已完成35000转/分电机技术的前期研工作,这无疑将再次提升小米在电机技术领域的领先地位。
除了速度的提升,小米在研发新电机时也采用了新型碳纤维极光绕组转子工艺。 这种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。 与传统转子制造工艺相比,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,显著提高了转子的机械强度和耐磨性。 此外,该工艺可有效提高产量,降低制造成本,为电机的批量生产和应用奠定坚实的基础。
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汇川联合动力
据了解,目前,汇川联合动力在技术上取得了多项突破:
动力总成电机最高转速达到20000rpm,高于主流的12000-14000rpm,并完成了25000rpm碳纤维转子的技术开发。
第一台超低焊工艺电机成功下线,扁线电机槽填充率大幅提升20%以上,电机功率密度提升8%以上。
第二代SiC电机控制器与客户的型号一起上市,即将进入批量交付阶段(公司是国内为数不多的SiC电控第三方供应商之一)。
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天蓝色
在一次论坛上,天蔚嘉宾分享了一个800V 20000转/分的案例,同样尺寸的电机,传统方案1mm气隙,新方案2mm气隙,碳纤维层12mm,功率从280kW提升到314kW,对应扭矩提升16Nm,最大效率提升02%。
公司生产的碳纤维转子具有以下优点:
工艺及设备开发能力:定制开发行业领先的湿式、干式碳纤维复合材料缠绕机高精度张力控制系统,具备自主研发设备的能力,可连续迭代。
完善的原材料检测设备:具有缠绕树脂粘度、凝胶时间、热重曲线、玻璃化转变温度、热膨胀热膨胀系数、碳纤维力学性能、碳纤维复合材料力学性能等相关检测设备。
完善的碳纤维转子测试及可靠性评估能力:拥有动平衡仪、高温超速试验机、高精度CT扫描仪、三坐标尺寸检测设备、真空烃清洗机及清洁度分析仪、油相容性试验罐、高温老化试验箱、高低温冲击试验箱、高低温循环试验箱、恒温恒湿试验箱、 机械振动台等全程测试及可靠性评估设备。
碳纤维转子验收标准: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、产品可靠性评价等方面建立了全方位的检测验收标准,确保优质高效的产品研发、迭代和质量控制体系,让客户放心。
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摩森科技
创始团队早在2024年就率先启动研发工作,公司突破了关键技术——超高抗拉强度下的无损绕组,具备从碳纤维材料、结构设计、电磁设计、成型装配工艺、设备制造和检验检测等全方位的技术能力。
在客户方面,目前摩森科技的碳纤维转子产品已被格力装备、江特电机、中电21等企业批量采购,并与20多家主机厂和Tier1厂商紧密合作,合作研发新能源汽车高速永磁电机用碳纤维转子。