电机铁芯的冲片粘胶技术。电机,这里特指的是永磁同步电机,因其物理结构特性,永磁同步电机是由一层层的硅钢片叠放起来的,中间带有容纳永磁体以及主轴的开槽。
机的铁损来源有两个,一个叫“Hysteresisloss”,直译叫磁滞损失,来源是当在磁性材料施加磁化力时,材料的分子会排列成特定方向。而当这种磁力反转时,磁体内部就会产生阻止这个磁力的摩擦,这种摩擦会生成热,这显然是电机不想要的。
目前所有电机都可以在硅钢片上做文章,因为电机的使命是永磁体磁感线参与切割,而一旦磁场会在铁心内部闭合形成涡电流。生成热量,相当于就浪费掉了。这也是所谓铁耗的来源之一,但电机设计有一个权衡点,就是束缚住永磁体的边肋宽度越小磁通越饱和磁场效果越好,但如果设计得太薄了,强度会变差,能看出来下图这个电机的槽已经非常窄了。
那么如何保证强度呢? 这里多数车企的硅钢片采用了一种新型黏胶技术。而且这种技术还解决了第二类铁损来源叫做“涡电流损耗,Eddy Current Loss”,这个很容易理解,导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时,导体内的感生的电流导致的生热。
很多电机采用类似榫卯结构的叠片形式,两侧的突出部会使电机在整个转子部分产生涡电流,现在多数电机都会采用了新型涂胶方式,这样不用在冲片上打出突出部,这样涡电流就仅仅在每片冲片上自己转,磁通量很小发热量就有限,未来这种粘胶方式是主流。
技术叫做Glue FASTEC,之前一直在日本黑田精工手上,最近也转让给国内的供应商了,并且这家国产企业也对技术加以改进,能够将转子的铁耗进一步降低3%-5%。
目前多数其他领域的电机对体积和功率密度要求不高,铁芯硅钢板厚度减少到0.5毫米就不错了,使用一种叫做扣点的方式把硅钢片插起来就可以了。但现在硅钢片薄了,主流的都在0.25毫米左右。
像这么薄的钢片,扣点这种类似于榫卯结构的方式就没法连接了。后来人们想到用焊接或者胶粘的方式,把硅钢片连接在一起。现在行业里电机转子的焊接工艺在逐渐减少,越来越多的厂家开始思考胶粘。
随着电机功率密度的增加,无论是扣点串联形成的通路,还是焊接对每一个硅钢片表面的涂层破坏,都容易在宏观截面上形成涡流导致发热。
胶粘可以形成非常好的隔离层,把涡电流控制在非常小的单个叠片截面上来减小铁耗。这样的设计平均可以提高电机能量转换效率5%-10%不等,铁耗也可以降低10%-15%左右,是一个非常大的提升。
国外特斯拉主要用意大利供应商EURO Group的黏胶技术。国内有家名叫隆盛新能源的公司也要投入黏胶生产设备,工艺上是应用成熟的日本黑田精工的Glue FASTEC这项专利。
新能源产业链,缺少材料学方面专利的商业转化,这是我们行业内需要留意的,法如自动化专注于贴胶设备,关注行业新动态。