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汇川联合动力定子注塑技术 | 替代绝缘纸材料实现槽内油冷!

在当前新能源汽车市场蓬勃发展的背景下,驱动电机向高压化、高速化、高功率化发展,传统的绝缘纸工艺、多层短距叠绕等技术出现诸多问题,如良率损失、NVH隐患、工艺复杂等。且优化空间逼近极限,行业急需创新。

汇川联合动力通过协同创新实现定子注塑技术突破,在空间重构和工艺革新上打开了全新维度,同时还拥有多种拓展技术。

定子注塑是一种通过将熔融塑料注入模具,与定子铁芯、线圈等部件结合,形成一体化结构的制造工艺。其核心作用是固定线圈、增强绝缘性能并提升定子组件的机械强度。一定程度上也可提高生产效率、降低制造成本。尤其适合新能源电车的高压系统。

当然注塑工艺的复杂度也不小,注塑过程需精确控制温度、压力、注塑速度等参数,否则可能导致定子变形或注塑缺陷,对设备和技术要求较高。注塑材料也需同时满足耐高温(电机运行时的高温环境)、耐老化、绝缘性等多重要求。若高温下塑料脆化或绝缘性能下降,将影响电机的长期可靠性。

01.

汇川联合动力定子注塑材料与工艺

汇川选用了CTI值≥600V的高性能工程塑料,相比传统绝缘纸的175V,绝缘性能大幅提升。这种材料不仅具备优异的电气绝缘性,还拥有出色的耐高温特性,能够在电机高负荷运行时保持稳定性能。同时,材料的导热系数达到2.0W/m・K,是绝缘纸的13倍,有效解决了定子绕组的散热难题,确保电机在极端工况下仍能高效运行。

虽然没有明确具体是哪种材料,但按照其所给的导热系数和CTI值来看,大概率为环氧树脂、不饱和聚酯树脂之类的材料。当然只是猜测。这些高流动热固树脂是非常具有可行性的,就比如环氧树脂方面可根据需求调整配方,如添加高导热填料氧化铝、氮化硼等,提升导热性能;或调整粘度以适应不同注塑工艺。不饱和聚酯树脂通过配方设计也可具备高刚性、良好的耐变形性及导热性,也比较适用。

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具体来看,其是实通过高精度模具注塑,使铁芯槽齿与注塑料形成分子级结合,彻底消除传统工艺的形变隐患。同时,注塑体特有的阻尼特性可吸收电机电磁振动,提升了驱动电机在使用过程中的静音性和舒适性。绝缘设计方面根据汇川联合动力实测数据显示,其绕组端部高度缩减8-10%,同时爬电距离仍能保持3.0mm的安全冗余。

工艺方面也相应简化了,注塑一体化成型工艺实现了定子组件零焊接,工序精简约7%,取消了绝缘纸成型工艺及扭转护齿工装。

而且,其注塑绝缘层只有0.15mm厚,相对于传统0.25mm的绝缘纸方案 ,可腾出空间让扁线绕组宽度增加0.2mm、厚度增加0.075mm,槽满率提升7%,同体积驱动电机电流承载能力提升。该技术突破使同体积电机功率密度提升(3-6)%,同时绝缘体系厚度缩减(30-40)%,打破轻量化与高功率输出的行业级矛盾。

来源:汇川联合动力

同时还能优化电机轴向尺寸,使扁线绕组轴向高度压缩5-7mm,较传统方案释放8%-10%的绕组端部轴向空间。这一突破性优势不仅直接降低电机绕组体积与重量,更为电机功率密度提升提供了关键设计冗余,实现紧凑化与高性能的双重突破。

来源:汇川联合动力

02.

定子注塑的可拓展技术可能

基于上述的定子注塑技术,可以采用分体式注塑工艺,也就是把齿轭分离,先对单个定子齿精密注塑(厚度≤0.15mm),再高精度拼装定子轭部,最后整体二次注塑成型。该工艺使槽内铜线的机械槽满率提升至(84-85)%,注塑层减薄(30-40)%,同时通过优化散热通道设计,实测绕组温度下降,工艺稳定性达行业高标准。

来源:汇川联合动力

该方案可以将槽口设计成闭口槽,旨在通过优化线槽的设计来减少漏磁现象,进而提升电机的性能。此前笔者也写过一款闭口槽定子的专利,也是采用的齿轭分体式结构,是马威的连续波绕闭口槽定子 (文章链接)

注塑工艺还能将定子铁芯槽口密封成型,让冷却油直接流经绕组所在的槽内空间,也就是槽内油冷,以此来延续峰值功率。 (也有槽内油冷相关专利解析用的是发泡绝缘纸

来源:汇川联合动力

此外,定子铁芯之间的连接也不在是胶粘方案了,采用的是散片退火工艺就是拆成一片片独立的硅钢片+高温退火工艺,在通过配合端面-槽口-槽内三区注塑成型技术,替代传统胶粘方案,可实现单机制造成本降低25%。

而且高温还能消除硅钢片在加工过程中产生的内应力,让材料内部结构更均匀,减少能量损耗,提升电机效率。也能同步解决胶层出现溢胶,缺胶及老化失效的风险。

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汇川联合动力定子注塑

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