隨著全球倡導(dǎo)尾氣清潔和控制碳排放的呼聲越來(lái)越高，電動(dòng)汽車(chē)成為全球汽車(chē)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。作為電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵零部件，電機(jī)、電池、電控一直是我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的重點(diǎn)。其中，與工業(yè)電機(jī)相比，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能和使用條件要求更高。具體而言，汽車(chē)用電機(jī)要求適應(yīng)振動(dòng)、沖擊、溫度交變等多種環(huán)境應(yīng)力，由于安置空間受限，外形需根據(jù)系統(tǒng)要求匹配；汽車(chē)用電機(jī)要求散熱能力強(qiáng)，因此冷卻方式通常采用水冷；汽車(chē)用電機(jī)要求保障乘車(chē)人員安全等。

　　當(dāng)前，電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常有異步電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和永磁同步電機(jī)，國(guó)內(nèi)以永磁同步電機(jī)為主，國(guó)外特斯拉采用異步電機(jī)。此外，一些機(jī)構(gòu)正在研究磁阻電機(jī)的應(yīng)用。組成驅(qū)動(dòng)電機(jī)的關(guān)鍵材料是硅鋼和永磁材料。

　　車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī) 硅鋼技術(shù)特征

　　由于電動(dòng)汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求條件高，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的材料要求也較高。主要表現(xiàn)在汽車(chē)裝配、起步運(yùn)行和高速運(yùn)動(dòng)四個(gè)階段。在裝配階段，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)是靠安裝在狹小空間的電池來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)該比其它用途的電機(jī)小型輕量、高效率，因此硅鋼具有低鐵損、高磁感的特點(diǎn)；在起步階段，電機(jī)需要輸出足以帶動(dòng)汽車(chē)啟動(dòng)的高扭矩，因此需要硅鋼采用特殊的工藝技術(shù)，具有高磁感；在運(yùn)行階段，普通材料在高頻工況鐵損急劇攀升，無(wú)法支撐驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作需要，因此硅鋼需要高頻下低鐵損。同時(shí)，汽車(chē)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)巨大的離心力以及嚴(yán)苛的定轉(zhuǎn)子間隙設(shè)計(jì)對(duì)材料的機(jī)械性能要求很高，因此需要硅鋼有較高的屈服及抗拉強(qiáng)度。簡(jiǎn)單地說(shuō)，車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)硅鋼的要求是低速下高磁感，高速下低鐵損和高強(qiáng)度。

　　如圖1、圖2、圖3所示，隨著車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，鐵心材料的使用頻率也逐步提高，造成電機(jī)在高頻下的鐵損急劇增加。同時(shí)，隨著板厚的減薄，鐵損P10/400逐漸降低，因此，車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇薄規(guī)格無(wú)取向硅鋼是趨勢(shì)。

　　無(wú)取向硅鋼 應(yīng)用潛力巨大

　　無(wú)取向電工鋼，顧名思義，其磁性具有各向同性性（也叫各向同性電工鋼），廣泛應(yīng)用于制造各類(lèi)電機(jī)、電子變壓器鐵心。在我國(guó)，無(wú)取向電工鋼的使用量約占整個(gè)電工鋼使用量的90％。無(wú)取向硅鋼呈較好的磁各向同性，主要應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)；取向硅鋼軋向磁性較好，主要應(yīng)用于靜止器-變壓器等。

　　生產(chǎn)無(wú)取向電工鋼的工藝流程主要分為煉鋼工序、熱軋工序及冷軋工序。其中煉鋼工序?qū)Τ煞值挠绊懛浅４?，也是關(guān)鍵工序之一，冷軋之后的退火工序是硅鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵。

　　結(jié)合無(wú)取向電工鋼的性能特點(diǎn)和工藝流程，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的開(kāi)發(fā)流程主要分為設(shè)計(jì)、制造、性能測(cè)試三個(gè)方面。具體流程如下：

　?。ㄒ唬╇姍C(jī)設(shè)計(jì)

　　1、確定電機(jī)機(jī)型（同步、異步、輪轂等）；

　　2、確定電機(jī)規(guī)格（功率范圍、速度等）；

　　3、電機(jī)仿真設(shè)計(jì)（提供硅鋼曲線(xiàn)、計(jì)算電機(jī)性能，優(yōu)選最佳硅鋼牌號(hào)）；

　　4、設(shè)計(jì)電機(jī)結(jié)構(gòu)（安裝、散熱），核算硅鋼機(jī)械性能。

　?。ǘ╇姍C(jī)制造

　　1、評(píng)價(jià)硅鋼加工性（沖壓性、焊接性、鉚接性、疊片性能等）；

　　2、確定最佳退火工藝，消除應(yīng)力影響；

　?。ㄈ┬阅軠y(cè)試

　　1、電機(jī)效率測(cè)試（包括效率分布及分析）；

　　2、電機(jī)溫升測(cè)試；

　　3、系統(tǒng)性能測(cè)試（效率、動(dòng)態(tài)性能）；

　　4、電機(jī)鐵耗分離，分析鐵芯性能。

　　值得一提的是，在電機(jī)上應(yīng)用取向硅鋼，需要對(duì)電機(jī)的機(jī)構(gòu)和工藝都作出重大改變。盡管取向硅鋼在軋制方向上性能非常好，鐵損可以輕松達(dá)到1瓦以下（無(wú)取向硅鋼達(dá)到2瓦都有難度），但是取向在偏離軋制方向后，性能會(huì)大幅度下降。事實(shí)上，如果把各方向的性能平均考慮，取向硅鋼并不比無(wú)取向硅鋼有明顯優(yōu)勢(shì)，而取向硅鋼的價(jià)格要貴得多。

　　（本文經(jīng)本報(bào)記者整理，有刪節(jié)）

　　寶山鋼鐵股份有限公司中央研究院硅鋼研究所高級(jí)工程師 張舟|文

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