Moteur d'entraînement de véhicule à énergie nouvelle et acier au silicium non orienté

La puissance motrice des véhicules à énergie nouvelle, en particulier les véhicules électriques de classe B et supérieure, est généralement supérieure à 180 kW, et deux ou plusieurs ensembles de systèmes d'entraînement électriques doivent être équipés. Alors que la proportion de véhicules électriques haut de gamme continue d'augmenter, la capacité installée des moteurs de propulsion à énergie nouvelle augmentera encore. Avec les avantages d'une densité de puissance élevée, d'une faible consommation d'énergie, d'une petite taille et d'un poids léger, les moteurs synchrones à aimants permanents sont les plus largement utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, représentant 94,4 % de la capacité totale installée en 2021. Le moteur d'entraînement est l'un des les trois composants de base des véhicules à énergie nouvelle, et son orientation future de développement est la vitesse élevée et la puissance élevée. Cela oblige le moteur à réduire au maximum le volume, le poids et la perte de fer du moteur sous la même puissance, mais réduire le volume et le poids du moteur entraînera une réduction du couple du moteur, donc la vitesse de le moteur doit être augmenté. Par exemple, la vitesse du moteur Prius2015 est presque trois fois supérieure à celle du moteur Prius2004, tandis que le couple de pointe montre une tendance à la baisse. Grâce à la coopération du moteur à grande vitesse et de la boîte de vitesses, l'entrée à faible couple à grande vitesse est transformée en une sortie à couple élevé à faible vitesse, atteignant ainsi l'objectif de conduire des véhicules à énergie nouvelle.

Les moteurs d'entraînement à grande vitesse et haute puissance présentent également des exigences plus élevées pour les matériaux du moteur, en particulier les noyaux de stator et de rotor en acier laminé. tôles d'acier au silicium non orientées, qui non seulement déterminent directement la puissance du moteur, le couple, la consommation de fer, la température La mise à niveau affecte également l'autonomie des véhicules à énergies nouvelles. Par exemple, la Nissan Leaf II, qui a été lancée au Japon, en Amérique du Nord et en Europe en 2018, a une capacité de batterie de seulement 40 kWh, mais une autonomie allant jusqu'à 400 km, ce qui est la même que la Tesla Model S avec un capacité de la batterie de 60kWh. En effet, la Nissan Leaf II utilise un moteur synchrone à aimant permanent comme moteur d'entraînement, qui est excité par des aimants permanents et ne nécessite pas de courant d'excitation, il n'y a donc pas de perte d'excitation, une faible perte et un rendement élevé. De plus, le noyau de fer du stator et du rotor du moteur d'entraînement Nissan Leaf II est constitué de tôles d'acier au silicium laminées d'une épaisseur de 0,25 mm, ce qui peut réduire la perte de fer et améliorer encore l'efficacité du moteur. Le noyau du moteur d'entraînement de la BMW i3 2016 est constitué de tôles d'acier au silicium laminées d'une épaisseur de 0,27 mm. Il existe un grand nombre de trous de réduction de poids dans le noyau du rotor pour réduire le poids du moteur et augmenter la densité de puissance du moteur. Par conséquent, afin d'améliorer l'efficacité et la densité de puissance du moteur, la tôle d'acier au silicium pour le moteur a été réduite des 0,35 mm et 0,50 mm traditionnels à 0,25 mm et 0,27 mm. Il est prévisible qu'avec l'augmentation de la vitesse du moteur, l'acier au silicium avec des spécifications plus minces et une perte de fer plus faible sera progressivement appliqué aux moteurs d'entraînement des véhicules à énergie nouvelle.

La tôle d'acier au silicium non orientée laminée à froid utilisée pour fabriquer les noyaux de stator et de rotor des moteurs d'entraînement est le matériau magnétique doux clé qui détermine la conversion de puissance et d'énergie. La perte de fer générée dans le noyau de fer est une partie importante de la perte du moteur, en particulier lorsque le moteur tourne à grande vitesse, la proportion de perte de fer par rapport à la perte totale augmente considérablement. Dans l'état ultra-haute fréquence, la perte de courant de Foucault représente à elle seule 40% à 70% de la perte totale, donc cela nécessite que l'acier au silicium ait une perte de fer à haute fréquence aussi faible que possible, ce qui peut améliorer l'efficacité du moteur et augmenter la portée de croisière des véhicules à énergie nouvelle, il peut également supprimer l'élévation de température et éviter la démagnétisation de l'aimant permanent; pendant les étapes de démarrage du véhicule et de montée à basse vitesse, le moteur doit produire un couple énorme suffisant pour entraîner le démarrage de la voiture, il doit donc avoir une induction magnétique aussi élevée que possible. De plus, l'énorme force centrifuge pendant le fonctionnement à grande vitesse et la conception stricte du jeu stator-rotor exigent également que le matériau du rotor ait une limite d'élasticité plus élevée. Par conséquent, les moteurs d'entraînement de véhicules à énergie nouvelle à haute vitesse et haute densité de puissance nécessitent l'utilisation de tôles d'acier au silicium non orientées laminées à froid avec des spécifications plus minces (≤ 0,35 mm), une perte de fer à haute fréquence plus faible, une induction magnétique plus élevée et un rendement élevé. force.

En raison du long flux de processus, de la fenêtre de processus étroite et de la production difficile de produits en acier au silicium non orienté à haute résistance pour les moteurs d'entraînement de véhicules à énergie nouvelle, il existe peu d'entreprises disposant d'une capacité de production stable et à grande échelle dans le monde. À l'heure actuelle, l'acier au silicium non orienté pour les moteurs d'entraînement de véhicules à énergie nouvelle peut être produit par le japonais JFE, Nippon Steel et le sud-coréen Posco dans le monde, tandis que seules quelques entreprises en Chine, telles que Baosteel, Shougang et Taiyuan Iron and Acier,peut produire en masse. Avec le développement rapide des véhicules à énergies nouvelles, la demande du marché mondial en acier au silicium non orienté pour les moteurs d'entraînement des véhicules à énergies nouvelles est forte.

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