机电一体化难学吗谁在决定电机的好坏

机电一体化难学吗谁在决定电机的好坏

导语:作为目前应用最广泛的两种电机——永磁同步电机和交流异步电机,尽管外界对于这两种电机各有看法,但实际上它们各有优势,并不能仅仅根据其种类来衡量好坏。

或许许多人会认为,一个电机的好坏完全取决于它的性能参数,比如加速能力、极速和能耗,不论是哪一种类型,只要这三个指标越高,电机会越优秀。然而,这些参数并不能全面决定一个电机会如何,因为在它们之后,还有一项核心因素限制着它们的极限,使得它们无法达到更高级别的性能。

真正衡量一个电机会如何的是散热系统。不管是高速加速、持久极速还是节能运行,都离不开良好的散热支持。散热既决定了一个电机可以达到的极限,也决定了它不可避免的地下限。

例如,永磁同步電機特别依赖於有效的冷却,因为它使用了永久磁体材料,在高温条件下,這些永久磁体會發生退磁現象,並且這種退磁是不可逆轉的。而交流異步電機,由於其轉子採用傳統線圈繞組結構,在滿載運行時會產生大量熱量,如果溫度過高,不僅會導致內部絕緣材料融化,即使是極端情況也可能導致繞組損壞。因此,要保證不過熱,許多車企都嚴格限制電機運轉速度,這就意味著許多汽車無法充分發揮最高加速和極速等性能;只有通過提高冷卻效率才能讓電機獲得解放並進一步提升性能。

優秀的電機冷卻系統應該具備什麼樣特點?現在許多車企正在推動改善電機冷卻能力技術,以扁線設計、薄片層疊工藝和油冷系統為中心,把升級焦點集中在這些方面。

扁線取代圓線

與傳統圓形銅線相比扁形銅帶不僅能夠提升10%工作效率,也能夠增強10%以上的冷卻能力,可以說是一種全方位提升。

圓形銅帶由數根圓形銅條組成,其對流散熱性質有限,而且空間利用效率較低,因此會產生更多熱量。

而扁狀銅帶則通過簡單堆疊方式填滿插槽空間,使得流體更容易從表面吸收並排出熱量。在此方面,如特斯拉Model 3及Model Y搭載的一般永磁同步電機便采用了10層厚型铜带绕组,而不是一般認為“厚”即佳,因為太厚反而增加阻力,而太薄則難以承受負荷,而十层则提供了一個平衡点,它既提供足够的小直径來保持转子的轻盈,又提供足够的大表面积來保持良好的热传递效果,从而实现了低功耗、高效率兼顾的情况。此外,它们还能够减少噪音,并且对结构要求较小,有利于设计简洁与美观,同时降低成本,是现代汽车行业中普遍采用的技术解决方案之一。

使用薄片层叠工艺

采用薄片层叠工艺制作转子的结构看起来就像是将无数黄瓜切片拼接成了整体一样。这一做法通过减少转子的体积同时减少回路产生,从而降低发热。这个方法最大的受益者就是镶嵌其中永久性的永磁体,因为这些永磁体对温度变化尤为敏感。一旦控制住转子的温度,就可以大幅度地减少对 永 磁 体 的压力。这一点可以从比亚迪生产的一些车型中看到,比如他们在转子上的制造过程中加入了一定比例硅材料改变导线性质,从而控制发热情况。

油冷取代水冷

油作为介质具有非导通性,可以深入到水难以到达的地方,而且不会引起电子干扰,因此能够更加有效地进行内部区域间件材之间(如风帘)的直接液态循环换热,以此来进一步提高整个系统稳定性和可靠性。此技术被问界M5所采用,该车辆通过这种新技术实现平均峰值温度下降30℃,获得更强大的动力输出与持续性能表现,无论是在连续快速加速15次之后仍然保持表现水平,或是在长时间高速行驶时保证稳定的运行状态等方面均显示出了明显优势。

总结:

国内外众多车企以及相关供应商正围绕着优化该领域不断进步,对应技术与工艺进行研发,其实还有巨大的发展空间,有一些已经取得了显著成果,但由于短期内成本问题尚未得到解决,因此无法批量生产。但随着相关技术材料及工程成本逐渐降低,当这一领域彻底摆脱“过热”的束缚后,我们相信将会见证一次根本性的变革,一场关于科技创新与产业升级的大戏将展开,为我们带来更加绿色、经济、高效的人物交通工具,为地球带去新的清新呼吸。