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星驱科技新一代非晶电机,综合效率提升2%!

近日,星驱科技成功研发出了新一代的非晶电机,相较于同功率的传统电机,非晶电机的重量可减轻15%—20%,同时,非晶电机还具备低损耗的特性,即便是在高达30000rpm的超高转速下,依然能够保持出色的性能稳定性。经试验,星驱科技的非晶电机WLTC综合效率提升2%,搭载该非晶电机的整车在相同工况下续航里程可提升50km。

在全球双碳战略目标指引下,中国六部门发布《工业能效提升行动计划》,要求2025年高效节能电机占比超70%。传统硅钢电机能效提升进入瓶颈期(每提升1%需大量资源投入),非晶合金材料凭借其卓越性能成为行业突破口。

此前,埃安发布的夸克电驱也是用的非晶材料做的定子,据称最高效率达到了98.5%,工况效率97.2%以及13kW/kg的电机功率密度,其用非晶材料做的定子比传统硅钢片的材料厚度减薄90%,铁损下降50%以上。

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这种通过急速冷却工艺制备的亚稳态金属材料,因其独特的无序原子排列结构,展现出较硅钢高出3个数量级的电阻率(1.3μΩ·m vs 0.45μΩ·m)和低至0.2W/kg的铁损值,使得在20kHz高频工况下涡流损耗可降低80%以上。

晶体排列(左)非晶体排列(右)

以新能源汽车驱动电机为例,采用非晶合金铁芯可使峰值功率密度突破10kW/kg,配合其高达1.8T的饱和磁通密度,成功破解了高转速(20000rpm+)工况下的磁饱和难题。这种兼具节能效益与功率密度双重突破的材料,正在重塑新能源汽车电机产业的技术格局。

其实很早之前非晶带材就在电机上应用发展了,自1978年通用汽车首次将非晶带材应用于250W异步电机以来,全球研发就一直聚焦于结构创新与制造工艺优化。通用是采用弧形带材叠加形成齿状定子,但离散气隙导致磁阻增加。日立是通过多面体块体拼接提升效率,却难以消除界面损耗。梅特格拉斯光刻蚀刻法虽实现复杂结构,却因成本高昂难以量产。青岛云路也是国内非晶带材做的比较全面的企业,埃安的夸克电驱能量产背后也是有青岛云路的支持。

虽然安泰科技的叠装切割工艺为产业化奠定基础,但工艺效率低下仅为硅钢冲压的1/5。若采用传统冲压技术还需要面临两大挑战:非晶带材硬脆特性导致的冲压力不均(垂直度误差>0.05mm废品率18%),以及冲压过程中铁磁性能退化(饱和磁通密度下降3%)

当前的突破路径包括:开发纳米晶复合带材,添加1-3%Nb降低硬度至 HV=750-850(常规米晶带材维氏硬度在900左右)同时保持 Bs≥1.5T;

改进冲压系统,梯度合金冲头寿命延长3倍,伺服压力控制使成品一致性达 97.2%;

引入激光切割(精度±10μm,材料利用率95%)与自动化生产线(机器人堆叠错位<5μm)。这些技术可使150kW电机生产成本下降33%,生产节拍缩短60%,推动非晶电机在新能源汽车领域渗透率增长。

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