【鋰寶新材料聚焦】一文看懂新能源汽車電機的結構與零部件組成

2021-01-08 東方汽車
【鋰寶新材料聚焦】一文看懂新能源汽車電機的結構與零部件組成

2018-03-20 20:14 來源: 用戶1914611029

新能源汽車電機驅動系統是新能源汽車的三大核心部件之一,也是新能源汽車車輛行駛中的主要執行結構,其驅動特性決定了汽車行駛的主要性能指標。

簡單來講,電機驅動系統主要由驅動電機和電機控制器兩部分組成。其中電機產業鏈上遊是電解銅(電磁線)、矽鋼、鋼材、鋁材、絕緣材料、永磁材料等原材料供應商,以及軸承、冷卻器等配件供應商,下遊則是整車廠。

目前,新能源汽車常用的驅動電機主要包括直流電機、交流異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機。最早應用於電動汽車的是直流電機,主要特點是控制性能好、成本低。新能源汽車驅動電機類型

隨著新能源汽車對電機的寬調速範圍、高功率密度、輕量化、高效率、高安全性、低成本等諸多要求的提高,直流電機已經被淘汰,永磁同步電機使用逐步廣泛。以下是幾大電機類型的情況對比:

新能源汽車驅動電機未來趨勢

未來,新能源汽車驅動電機具有永磁化、數位化、集成化等趨勢。為此,未來高性能永磁電機是我國車用驅動電機的重要發展方向。下文,我們將重點分析永磁電機的產業鏈及零部件情況:

電機工作動圖電機產業鏈剖析

永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場的同步電機,主要由定子、轉子、機座、端蓋等零部件裝配而成,其上遊原材料主要有矽鋼、鋼材、鋁材、絕緣材料、永磁材料等。

1、稀土永磁材料

稀土材料約佔驅動電機總成本的20%-30%,2017年以來,稀土價格累計上漲了54%左右,未來價格必然水漲船高。

根據華域電動等企業數據,稀土磁鋼的重量僅佔據整機重量的 2.5-4.5%,但成本已經佔了整個車用驅動電機成本的 20-30%,稀土價格上漲時甚至可以達到 50-60%。

另外,需要特別提及的是,儘管我國擁有世界最為豐富的稀土資源,但國內研製的釹鐵硼永磁體最高工作溫度可280℃,技術水平仍與德國和日本有較大差距。

2、矽鋼

矽鋼作為新能源汽車電機的關鍵材料,是製造電機鐵芯的重要磁性材料,成本大概 佔電機本體的20%左右,其性能影響了驅動電機的驅動特性和服役表現。為此,新能源汽車電機用矽鋼需要具備低鐵損、高磁感、高抗拉強度等要求。

目前,日本驅動電機配套的無取向矽鋼片已經實現工業化生產,且生產技術趨於成熟。但這一關鍵材料在我國還未實現工業化生產,目前國內用高性能矽鋼片依然主要依靠進口。

3、絕緣材料

絕緣材料是在允許電壓下不導電的材料,它的電阻率很高。在電機中,絕緣材料用於將匝間隔離,並與接地的定子鐵芯隔離開來,以保證電機的安全運行。

為此,絕緣材料的主要性能指標有擊穿強度、耐熱性、絕緣電阻和機械強度等。目前,我國新能源汽車電機所需的絕緣材料主要依賴進口。

4、定子

定子是電機固定不動的部分,由定子鐵心、定子繞組、機座組成。

定子結構圖

定子鐵心:是導磁的磁路部分,由導磁性能較好的矽鋼片迭壓而成。

定子繞組:它是電機的導電部分,也是電機的心臟。由絕緣銅線繞製成一定形狀、匝數及數量的線圈,放在定子鐵心內圓槽內,並按一定要求連接起來所形成的電路。

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