Analisis status quo dan tantangan teknis komponen inti motor drive (stator dan rotor)

Analisis status quo dan tantangan teknis komponen inti motor drive (stator dan rotor)

Kinerja Bahan Baja Magnetik Motor dan Situasi Saat Ini dan Tantangan Proses Inti

Neodymium Iron Boron adalah generasi ketiga dari bahan magnet permanen tanah jarang. Karena koersivitasnya yang tinggi, produk energi magnetik yang tinggi dan karakteristik lainnya, telah banyak digunakan dalam konservasi energi, perlindungan lingkungan dan medan energi baru. Dengan munculnya kendaraan energi baru dan pengembangan elektrifikasi kendaraan, Neodymium Iron Boron memainkan peran yang semakin penting.

Di bidang motor penggerak kendaraan energi baru, karena persyaratan lingkungan operasi suhu tinggi yang ketat, sebagian besar magnet neodymium Iron Boron (NDFEB) membutuhkan elemen tanah jarang yang berat dan difusi batas butir untuk meningkatkan ketahanan demagnetisasi suhu tinggi. Bergantung pada spesifikasi desain motor drive yang berbeda, magnet NDFEB biasanya membutuhkan parameter kinerja mulai dari produk energi magnetik (MEP) dari nilai 42-54 MgOE hingga koersivitas (HC) antara level UH dan EH. Dalam kisaran kinerja ini, magnet yang difusikan TB masih mendominasi pasar.

Namun, dengan kemajuan dan pengembangan teknologi NDFEB dan teknologi motorik, sementara kinerja magnet terus meningkat, persyaratan untuk magnet dalam motor secara bertahap dikurangi, dan proporsi magnet yang tersebar dalam mendorong motor juga meningkat dari tahun ke tahun.

Saat ini, magnet difusi DY dapat memenuhi persyaratan kinerja magnet motor drive mulai dari 44UH hingga 52SH. Tentu saja, ada juga beberapa motor drive daya kecil dengan persyaratan yang relatif rendah untuk kinerja magnet, seperti 42SH, yang dapat menggunakan magnet tanah jarang yang berat atau magnet boron besi neodymium cerium.

Dengan perkembangan cepat motor berdaya tinggi, berkecepatan tinggi, efek pemanasan arus eddy dalam magnet menjadi semakin menonjol, menjadikan magnet EDM rendah menjadi fokus penelitian utama. Sementara desainer biasanya menggunakan perakitan magnet tersegmentasi dengan ikatan perekat, pendekatan ini menderita proses pembuatan yang kompleks dan mengurangi efisiensi material. Dalam beberapa tahun terakhir, teknik pemrosesan non-through mutakhir telah muncul sebagai solusi yang menjanjikan untuk lebih mengurangi pemanasan arus eddy dalam magnet, yang telah mengumpulkan perhatian signifikan dalam industri ini.

Neodymium Iron Boron (NDFEB) telah sedang dalam penelitian selama lebih dari empat dekade sejak penemuannya, namun studi tentang magnet NDFEB yang berkinerja sangat tinggi telah mencapai hambatan. Produk energi maksimum dari magnet NDFEB yang disinter saat ini semakin mendekati batas teoritis, membuat terobosan lebih lanjut semakin menantang. Sementara masih ada ruang yang signifikan untuk perbaikan dalam peningkatan teoritis koersivitas NDFEB, mencapai kemajuan substansial terus terbukti sangat sulit.

Struktur biaya magnet Neodymium Iron Boron (NDFEB) yang disinter saat ini menghadapi tantangan yang signifikan. Dengan pertumbuhan yang cepat dari kendaraan energi baru dalam beberapa tahun terakhir, permintaan pasar untuk magnet NDFEB berkinerja tinggi telah melonjak, yang mengarah pada peningkatan substansial dalam konsumsi bahan baku-khususnya elemen tanah langka seperti PR, ND, DY, dan TB. Ini telah menyebabkan fluktuasi harga dramatis dan inflasi berkelanjutan pada harga tanah jarang. Ketidakseimbangan pasokan-permintaan sumber daya ini telah memperburuk volatilitas harga dalam produk NDFEB. Karena persyaratan pengendalian biaya menjadi semakin ketat, tekanan untuk mengelola pengeluaran terus meningkat.

Situasi saat ini dan tantangan bahan kawat berenamel motor

Tren Status dan Pengembangan Saat Ini: Motor drive otomotif telah mengalami transisi dari desain motor kawat bundar ke kawat datar, sementara saat ini mengalami evolusi teknologi yang cepat dari motor kawat tegangan rendah-rendah ke motor kawat datar yang bertegangan tinggi dan berkecepatan tinggi. Konduktor yang digunakan dalam motor drive juga telah berevolusi dari kabel bundar ke kabel datar, transisi dari kawat enamel berinsulasi konvensional bertegangan rendah ke tegangan tinggi, tahan korona, tahan air-air, dan konduktor komposit khusus AC yang rendah.

Tekanan tinggi dan pendinginan oli menyebabkan peningkatan sistem isolasi.

Pengembangan tegangan tinggi telah menjadi tren penting dalam motor otomotif, di mana sistem canggih memberikan keunggulan yang signifikan untuk efisiensi tinggi dan pengisian cepat. Ketika drive motor berevolusi menuju platform 800V dan tegangan yang lebih tinggi, seluruh sistem isolasi belitan beralih dari sistem Breakdown Non-Potensial (NBD) Tipe I asli ke sistem isolasi tipe II.

Tidak seperti motor kawat datar tegangan tinggi tradisional, motor drive otomotif tidak dapat menerapkan isolasi sekunder dan perlindungan korona untuk seluruh belitan. Ini mengharuskan peningkatan resistensi korona dalam isolasi kawat elektromagnetik. Desain khusus seperti kabel enamel PI dielektrik rendah, kabel yang mengintip, dan kabel berlapis enamel yang disinter telah secara signifikan meningkatkan nilai PDIV kabel elektromagnetik, memainkan peran penting dalam mencegah inisiasi Corona. Dalam beberapa tahun terakhir, Departemen Kepala telah mengintensifkan upaya R&D dalam teknologi dan peralatan kawat enamel, mengembangkan seri kawat datar PI/PAI yang sangat berpigmen dan tahan lama. Produk-produk ini mencapai umur resistensi korona maksimum yang melebihi 600 jam, menunjukkan lebih dari sepuluh kali lipat perbaikan dibandingkan dengan kabel bundar yang dilapisi enamel anti-korona konvensional.

Teknologi pendingin oli telah mencapai manfaat ganda: secara signifikan meningkatkan disipasi panas yang berliku, mengurangi kenaikan suhu sistem, dan memperpanjang masa pakai motorik. Namun, ini juga menimbulkan tantangan besar mengenai kompatibilitas isolasi dengan formulasi minyak. Meskipun kawat berenamel yang tahan minyak telah berhasil dikembangkan dan memasuki produksi massal, metodologi pengujian yang tidak konsisten dan standar evaluasi untuk kompatibilitas minyak bertahan di seluruh industri. Menyeimbangkan efisiensi biaya dengan spesifikasi teknis tetap menjadi tantangan penting yang harus kita atasi.

Operasi berkecepatan tinggi mewakili kemajuan teknologi penting lainnya dalam drive motor. Ketika kecepatan rotasi terus meningkat, frekuensi sistem kontrol PWM elektronik terus meningkat, sementara kerugian AC yang disebabkan oleh efek kulit dan efek kedekatan pada belitan menjadi semakin jelas. Saat ini, hanya segelintir pemimpin industri yang mengembangkan komponen khusus seperti konduktor berlekuk non-sinusoidal, kabel Litz, konduktor terhuyung-huyung, dan konduktor komposit terhuyung-huyung. Konfigurasi konduktor canggih ini siap menjadi solusi yang efektif untuk mengatasi kerugian AC pada motor berkecepatan tinggi.

Situasi saat ini dan tantangan bahan isolasi sekunder untuk motorik

Tren Status dan Pengembangan Saat Ini: Karena Xiaopeng Motors memelopori pengembangan sistem penggerak listrik berpendingin oli 800V pada tahun 2021, perbaikan yang signifikan telah dilakukan dalam kondisi pendinginan motorik. Sementara itu, sistem evaluasi untuk sistem isolasi tegangan tinggi berbasis SIC telah semakin disempurnakan. Langkah -langkah potensial disipasi panas untuk motor telah bergeser dari pinggiran rotor stator ke struktur stator internal. Fokus berikutnya dalam industri motor akan meningkatkan kemampuan keandalan dan manajemen termal sistem isolasi. Namun, bahan isolasi motor saat ini umumnya menunjukkan konduktivitas termal antara 0,2 ~ 0,3W/mK, yang jauh dari memenuhi tuntutan tren pengembangan kepadatan daya dalam industri.

Industri menghadapi tantangan ganda: sambil menuntut kinerja isolasi yang unggul dari sistem motor, bahan isolasi tetap menjadi hambatan utama dalam disipasi panas, mendorong pengejaran sektor terhadap peningkatan konduktivitas termal. Namun, isolasi dan disipasi panas secara inheren konflik sebagai parameter yang berlawanan dalam materi tunggal apa pun. Selain itu, saat menggunakan bahan isolasi, dimensi kritis ketebalan isolasi dan isolasi konduktor secara langsung menentukan keandalan. Dimensi ini secara kritis mempengaruhi tingkat pemanfaatan slot motorik, sehingga membatasi peningkatan kinerja. Industri ini terutama mengantisipasi terobosan dalam bahan isolasi komposit dengan konduktivitas termal yang unggul dan teknologi aplikasinya, termasuk film isolasi, pernis yang diresapi, pelapis kawat berenamel, dan proses dan peralatan manufaktur terkait.

Struktur baru dan perencanaan rute proses baru dan tujuan motor (stator dan rotor)

Stator kawat datar dan teknologi manufaktur: adopsi desain kawat datar dalam gulungan motor telah menjadi standar industri yang penting. Namun, untuk bersaing secara efektif, motor kawat datar harus meningkatkan fleksibilitas dan mengurangi kerugian AC. Desain kawat datar konvensional tidak memiliki fleksibilitas yang cukup, sedangkan teknologi belitan pembentukan terus menerus menyederhanakan proses pembentukan kawat dan pengelasan sambil menghilangkan langkah -langkah kritis seperti penekanan kawat, melebar, dan memutar, memungkinkan produksi yang lebih fleksibel. Untuk mengatasi tantangan saat ini dari pembentukan kawat yang sulit di bawah proses pembentukan kontinu yang ada, industri mengantisipasi pengembangan sistem belitan pembentukan kontinu yang terstruktur inti baru dengan peralatan yang dioptimalkan pada tahun 2026. Ini akan menyelesaikan masalah dimensi slot yang terlalu besar dan laju pengisian slot yang rendah, secara fundamental menangani titik-titik nyeri dari biaya investasi tinggi dan fleksibilitas terbatas dalam produksi kabel rata. Selain itu, untuk mengatasi kerugian belitan dan kenaikan suhu pada kecepatan operasi melebihi 30.000 rpm, terobosan dalam spesifikasi slot khusus dan aplikasi kawat yang dipandu material dengan teknologi manufaktur yang sesuai diharapkan akan dicapai antara 2026 dan 2028.

Struktur dan proses rotor

Dalam menghadapi tren pasar berkecepatan tinggi dan biaya rendah, rotor motor perlu menyelesaikan bentuk struktur yang lebih andal dari resistansi stres sentrifugal, dan berharap untuk meningkatkan karakteristik distribusi area efisiensi tinggi motor melalui desain rotor.

Oleh karena itu, di satu sisi, industri perlu menyelesaikan tantangan manufaktur berbiaya rendah untuk belitan serat karbon atau struktur yang diperkuat serupa dalam dua tahun. Prakiraan industri menunjukkan bahwa peralatan belitan serat karbon kawat-ke-kawat akan dikembangkan pada tahun 2026, dengan produksi massal komponen lengan serat karbon ultra-tipis dan proses perakitan matang yang diharapkan dicapai pada tahun 2028. Di sisi lain, kombinasi hibrida yang sesuai. 2030-an. Kemajuan akan meningkatkan efisiensi motorik lebih dari 2 poin persentase pada kecepatan rotasi tinggi.

Rute proses material utama dan tujuan pengembangan dan rencana motor

Rute Proses Inti Laminasi Baru, Tujuan dan Rencana Pengembangan Bahan Pukulan Motor Baru

· Pengembangan dan penerapan 600MPA dan kekuatan yang lebih tinggi dan baja silikon non-berorientasi mesin yang tinggi.

· Ketebalan 0.25mm 1150.1100 dan tingkat yang lebih tinggi dari pengembangan dan penipisan baja silikon non-berorientasi energi tinggi.

· Pengembangan dan aplikasi stabil dari kehilangan zat besi dan baja silikon berorientasi magnetik tinggi tanpa lapisan bawah atau lapisan komposit.

· Stabilitas tinggi, spesifikasi tipis perekat yang cepat tidak berorientasi pada pengembangan produk berorientasi spesifikasi tipis, zat besi perekat yang cepat

· Inti efisiensi tinggi dan terobosan teknologi proses produksi yang stabil.

· Desain ulang dan penerapan struktur stator untuk bahan magnetik lunak dengan banyak varietas.

Tujuan Penelitian dan Pengembangan dan Rencana Bahan Baja Magnetik Baru

Kemajuan teknologi bahan NDFEB terutama untuk meningkatkan kinerja magnet dan mengurangi biaya magnet, sehingga dapat memperoleh magnet NDFEB berbiaya rendah dan berkinerja tinggi.

Di satu sisi, dengan menyesuaikan komposisi dan mengoptimalkan struktur mikro untuk meningkatkan sifat magnetik magnet neodymium besi boron (NDFEB), atau melalui optimasi desain bentuk makroskopik untuk mengurangi kehilangan arus eddy dan meningkatkan kinerja produk, kita dapat menurunkan koersivitas motor motor motor yang diperlukan. Pendekatan ini juga mengurangi konsumsi Earth Rare Earth (HRE) yang berat, terutama elemen HRE yang berat, yang pada akhirnya mencapai tujuan pengembangan magnet HRE rendah atau bahkan nol.

Dalam beberapa tahun terakhir, berbagai lembaga penelitian telah mengurangi penggunaan dy dan TB tanah jarang yang berat dalam substrat dengan mempelajari penguatan batas kristal dan teknologi rekonstruksi batas kristal; dan secara bertahap mengembangkan generasi baru dari tanah jarang rendah yang rendah, tidak ada bahan difusi gabungan tanah yang tidak langka atau bahan difusi bumi untuk mengurangi penggunaan tanah jarang langka berat dan TB dalam proses difusi dan mengurangi biaya magnet.

Di sisi lain, dengan mengembangkan teknologi aplikasi kelimpahan tinggi dan tanah jarang murah, LA dan Y di NDFEB, penggunaan elemen tanah jarang utama PR dan ND dapat dikurangi, biaya dapat dikurangi, permintaan yang beragam untuk sumber daya magnet permanen di pasar menengah dan low-end dapat dipenuhi.

Dalam dua tahun ke depan, teknologi NDFEB terutama akan berkembang dalam aspek -aspek berikut:

· Meningkatkan dan mengontrol proses produksi boron besi neodymium untuk meningkatkan konsistensi produk.

· Kurangi penggunaan tanah jarang yang berat. Rencana tersebut mencakup peningkatan kinerja magnet non-proliferasi tanah jarang rendah atau tidak berat; Meningkatkan kinerja magnet difusi DY untuk menggantikan beberapa magnet difusi TB.

· Meningkatkan kinerja magnet ndfeb tanah jarang kelimpahan tinggi, mengurangi biaya bahan baku, dan mewujudkan pemanfaatan rasional sumber daya tanah jarang.

· Selama lima tahun ke depan, pengembangan teknologi Neodymium Iron Boron (NDFEB) akan fokus pada dua bidang utama. Pertama, sambil menjaga stabilitas kinerja, upaya akan dilakukan untuk mengurangi penggunaan DY dan TB dalam proses difusi. Kedua, desain material magnetik akan memprioritaskan magnet induktansi rendah melalui konfigurasi struktural inovatif yang meningkatkan resistansi demagnetisasi selama siklus operasional.

3. TUJUAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN DAN RENCANA UNTUK KAWASAN YANG BARU

Peran kawat berliku dalam meningkatkan kinerja dan optimalisasi biaya motor drive otomotif menjadi semakin menonjol. Pengembangan produk kawat elektromagnetik akan terus fokus pada empat persyaratan utama: tegangan tinggi, kecepatan tinggi, efisiensi tinggi, dan biaya rendah untuk motor otomotif. Upaya penelitian akan mengatasi tantangan ini melalui tiga pendekatan utama: mengoptimalkan struktur/bahan isolasi, meningkatkan bahan konduktor, dan menyempurnakan desain struktur konduktor.

Dalam dua tahun ke depan, teknologi kawat elektromagnetik terutama akan berkembang dalam aspek -aspek berikut:

· Platform 800V adalah titik awal motor drive tegangan tinggi, tetapi titik akhirnya tetap tidak diketahui. Melalui penelitian tentang bahan isolasi berkekuatan tinggi dielektrik rendah dan teknologi pemrosesan kawat elektromagnetik, terus meningkatkan tingkat kabel elektromagnetik PDIV dan bahkan rakitan stator akan tetap menjadi topik penting dalam penelitian isolasi kawat elektromagnetik di masa depan.

· Selain meningkatkan PDIV untuk mengurangi waktu pelepasan parsial motor di bawah semua kondisi kerja, penelitian berkelanjutan dan pengembangan kawat berenamel yang sangat fleksibel dan sangat fleksibel dan sangat panjang, dan peningkatan kehidupan penuaan listrik gulungan stator juga merupakan arah penelitian penting dari teknologi isolasi kawat elektromagnetik.

· Dengan peningkatan terus menerus dari kecepatan motor penggerak, kehilangan AC di bawah frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi semakin signifikan. Pengembangan produk seperti kawat liz, kawat gabungan, kawat datar kecil dan proses pembuatannya dapat membantu mengurangi hilangnya AC motor berkecepatan tinggi.

Arah Penelitian dan Pengembangan Kawat Elektromagnetik Dalam 5 tahun ke depan:

· Bahan konduktivitas tinggi (seperti graphene copper) telah memasuki visi insinyur otomotif, tetapi karena proses pembuatan yang kompleks dan biaya tinggi, mereka masih dalam tahap sejumlah kecil prototipe. Diharapkan bahwa melalui 5-10 tahun penelitian dan pengembangan dan peningkatan, kemajuan besar akan dibuat dalam stabilitas biaya dan teknis.

· Penelitian, pengembangan dan penerapan bahan konduktor ringan dan berbiaya rendah: bahan konduktor aluminium dan aluminium tembaga memiliki keunggulan yang jelas dalam hal ringan di bawah premis dengan kapasitas daya saat ini yang sama; Sementara itu, dengan tren kenaikan harga tembaga yang terus menerus, dimungkinkan untuk mengganti kawat tembaga dengan aluminium dan aluminium yang berpakaian tembaga dalam penerapan belitan motor penggerak.