드라이브 모터의 핵심 구성 요소의 현 상태 및 기술적 과제 분석 (고정자 및 로터)

드라이브 모터의 핵심 구성 요소의 현 상태 및 기술적 과제 분석 (고정자 및 로터)

모터 자기 강 물질 및 현재 상황 및 핵심 프로세스의 과제 성능

네오디뮴 철 붕소는 희토류 영구 자석 재료의 3 세대입니다. 강압, 높은 자기 에너지 제품 및 기타 특성으로 인해 에너지 절약, 환경 보호 및 새로운 에너지 분야에 널리 사용되었습니다. 새로운 에너지 차량의 출현과 차량 전기화의 발달로 Neodymium Iron Boron은 점점 더 중요한 역할을하고 있습니다.

새로운 에너지 차량 드라이브 모터의 분야에서 엄격한 고온 작동 환경 요구 사항으로 인해 대부분의 NEODYM IRON BORON (NDFEB) 자석은 고온 탈마 저항성을 향상시키기 위해 무거운 희토류 요소와 입자 경계 확산이 필요합니다. 다른 드라이브 모터 설계 사양에 따라 NDFEB 자석은 일반적으로 42-54 MGOE의 자기 에너지 제품 (MEP)에서 UH 및 EH 레벨 사이의 강압 (HC) 값에 이르는 성능 매개 변수가 필요합니다. 이 성능 범위 내에서 TB-Diffused 자석은 여전히 시장을 지배합니다.

그러나 NDFEB 기술 및 모터 기술의 진보와 개발로 인해 자석의 성능이 지속적으로 개선되고 모터의 자석 요구 사항이 점차 줄어들고 모터 구동 모터의 DY 확산 자석의 비율도 매년 증가하고 있습니다.

현재, DY 확산 자석은 44UH에서 52SH 범위의 구동 모터 자석의 성능 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 물론, 42SH와 같은 자석 성능에 대한 요구 사항이 상대적으로 낮은 소형 파워 드라이브 모터도 있으며, 이는 무거운 희토류 자석이나 세륨 네오디뮴 철분 붕소 자석을 사용할 수 있습니다.

고전력, 고속 모터의 빠른 발전으로 자석의 와상 가열 효과가 점점 두드러 지워 저용 자석이 주요 연구 중심입니다. 설계자는 일반적으로 접착제 결합과 함께 세그먼트 화 된 자석 어셈블리를 사용하지만,이 접근법은 복잡한 제조 공정과 재료 효율을 줄입니다. 최근 몇 년 동안, 최첨단 비 스루 처리 기술은 자석의 와전 가열을 더욱 줄이기위한 유망한 솔루션으로 등장하여 업계에서 상당한 관심을 끌었습니다.

Neodymium Iron Boron (NDFEB)은 발명 이후 40 년 이상 동안 연구를 해왔지만 초고성 소결 NDFEB 자석에 대한 연구는 병목 현상에 도달했습니다. 현재 소결 NDFEB 자석의 최대 에너지 생성물은 이론적 한계에 접근하여 점점 더 많은 획기적인 획기가 발생합니다. NDFEB 강압의 이론적 강화에 대한 개선의 중요한 여지가 남아 있지만 상당한 발전을 달성하는 것은 매우 어려운 것으로 입증되고 있습니다.

소결 된 네오디뮴 철분 붕소 (NDFEB) 자석의 비용 구조는 현재 중대한 과제에 직면 해 있습니다. 최근 몇 년 동안 새로운 에너지 차량의 급속한 성장으로 고성능 NDFEB 자석에 대한 시장 수요가 급증하여 원료 소비, 특히 PR, ND, DY 및 TB와 같은 희귀 한 지구의 소비가 상당히 증가했습니다. 이로 인해 드문 가격 변동이 급격히 변동하고 인플레이션이 지속되었습니다. 이러한 자원의 수요가없는 불균형은 NDFEB 제품에서 가격 변동성을 더욱 악화 시켰습니다. 비용 관리 요구 사항이 점점 엄격 해짐에 따라 비용 관리 압력은 계속 강화됩니다.

모터 에나멜 와이어 재료의 현재 상황과 도전

현재 상태 및 개발 동향 : 자동차 드라이브 모터는 라운드 와이어에서 플랫 와이어 모터 설계로 전환했으며 현재 중간 정도의 낮은 전압 평면 모터에서 고전압 고속 오일 냉각 평평한 평평한 평평한 원형 모터로 급속한 기술적 진화를 경험하고 있습니다. 드라이브 모터에 사용되는 도체는 또한 둥근 전선에서 평평한 와이어로 진화하여 저전압 기존 에나멜 와이어에서 고전압, 코로나 내성, 유유 수 저항성 및 낮은 AC 손실 특수 복합 도체로 전환되었습니다.

고압 및 오일 냉각은 단열 시스템 업그레이드로 이어집니다.

고전압 개발은 자동차 모터의 중추적 인 추세가되었으며, 고급 시스템은 고효율과 빠른 충전에 대한 상당한 이점을 제공합니다. 드라이브 모터가 800V 및 고전압 플랫폼으로 진화함에 따라 전체 와인딩 단열 시스템은 원래 유형 I NBD (Non-Potential Brokledown) 시스템에서 II 형 절연 시스템으로 전환됩니다.

전통적인 고전압 플랫 와이어 모터와 달리 자동차 구동 모터는 전체 권선을위한 2 차 단열재 및 코로나 보호를 구현할 수 없습니다. 이것은 전자기 와이어 절연에서 향상된 코로나 저항을 필요로한다. 저 유사 PI 에나멜 와이어, 엿보기 전선 및 소결 에나멜 코팅 와이어와 같은 특수 설계는 전자기 와이어의 PDIV 값을 크게 향상시켜 코로나 개시를 방지하는 데 중요한 역할을했습니다. 최근 몇 년 동안, 본국은 에나멜 와이어 기술 및 장비에 대한 R & D 노력을 강화하여 초 두께가 피배 된 초고속 코로나 에너지 PI/PAI 플랫 와이어 시리즈를 개발했습니다. 이 제품들은 600 시간을 초과하는 최대 코로나 저항성 수명을 달성하여 기존의 코로나 에나멜 코팅 둥근 와이어와 비교하여 10 배 이상 개선을 보여줍니다.

오일 냉각 기술은 이중 이점을 달성했습니다. 와인딩 열 소산을 크게 향상시키고 시스템 온도 상승을 줄이며 모터 서비스 수명을 연장합니다. 그러나 오일 제형과의 절연 호환성과 관련하여 실질적인 도전을 제기합니다. 석유 수 저항 에나멜 와이어는 성공적으로 개발되고 대량 생산에 들어 갔지만, 일관성이없는 테스트 방법론과 석유 호환성에 대한 평가 표준은 업계 전체에서 지속됩니다. 기술 사양의 비용 효율성 균형은 우리가 해결해야 할 중요한 과제입니다.

고속 운영은 드라이브 모터의 또 다른 중추적 인 기술 발전을 나타냅니다. 회전 속도가 계속 증가함에 따라 전자 PWM 제어 시스템의 빈도는 계속 증가하는 반면, 피부 효과로 인한 AC 손실과 권선의 근접 효과는 점점 두드러집니다. 현재 소수의 업계 리더만이 비 시노 이드 그루브 지휘자, Litz 와이어, 비틀 거리는 도체 및 복합 비틀 거리는 도체와 같은 특수 구성 요소를 개발하고 있습니다. 이러한 고급 도체 구성은 고속 모터의 AC 손실을 해결하기위한 효과적인 솔루션이 될 준비가되어 있습니다.

모터에 대한 2 차 단열재의 현재 상황 및 도전

현재 상태 및 개발 동향 : Xiaopeng Motors가 2021 년에 800V 오일 냉각 전기 구동 시스템의 개발을 개척 한 이후 모터 냉각 조건에서 상당한 개선이 이루어졌습니다. 한편, SIC 기반 고전압 절연 시스템에 대한 평가 시스템은 점차 개선되었다. 모터에 대한 열 소산 전위 조치는 고정자 로터 주변에서 내부 고정자 구조로 이동했습니다. 자동차 산업의 다음 초점은 단열 시스템의 신뢰성 및 열 관리 기능을 향상시키는 것입니다. 그러나, 현재의 모터 단열재는 일반적으로 0.2 ~ 0.3W/mk 사이의 열전도도를 나타내며, 이는 업계의 전력 밀도 개발 추세의 요구를 충족시키는 데 훨씬 부족합니다.

업계는 이중 문제에 직면 해 있습니다. 모터 시스템에서 우수한 단열 성능을 요구하는 반면, 단열재는 열산의 주요 병목 현상으로 남아있어 열전도 향상을 추구합니다. 그러나, 단열 및 열 소산은 본질적으로 단일 재료에서 반대 매개 변수로 충돌한다. 또한, 절연 재료를 사용할 때, 절연 두께 및 도체 격리의 중요한 치수는 신뢰성을 직접 결정합니다. 이러한 차원은 모터 슬롯 이용률에 비판적으로 영향을 미쳐 성능 향상을 제한합니다. 업계는 특히 열전도성이 우수한 복합 단열재 및 절연 필름, 함침 된 바니시, 에나멜 와이어 코팅, 관련 제조 공정 및 장비를 포함한 응용 기술의 획기적인 발전을 기대합니다.

새로운 구조 및 새로운 공정 경로 계획 및 모터의 목표 (고정자 및 로터)

플랫 와이어 고정자 및 제조 기술 : 모터 권선에서의 플랫 와이어 설계 채택은 중요한 산업 표준이되었습니다. 그러나 효과적으로 경쟁하려면 플랫 와이어 모터는 유연성을 향상시키고 AC 손실을 줄여야합니다. 기존의 플랫 와이어 디자인은 충분한 유연성이 부족한 반면, 연속적인 형성 와인딩 기술은 와이어 프레스, 플레어링 및 비틀림과 같은 중요한 단계를 제거하면서 유연한 생산을 더 잘 생성 할 수있게 해주었다. 기존의 연속 형성 공정에서 어려운 와이어 형성의 현재 과제를 해결하기 위해 업계는 2026 년까지 최적화 된 장비로 새로운 핵심 핵심 구조화 된 연속 형성 와인딩 시스템을 개발할 것으로 예상합니다. 이는 대형 슬롯 치수와 낮은 슬롯 필 속도 문제를 해결하여 고급 투자 비용의 통증 지점을 해결할 것입니다. 또한 30,000 rpm을 초과하는 작동 속도에서 와인딩 손실 및 온도 상승을 다루기 위해서는 2026 년에서 2028 년 사이에 해당 제조 기술을 갖춘 특수 슬롯 사양 및 재료 유도 와이어 애플리케이션의 획기적인 발전이 달성 될 것으로 예상됩니다.

로터 구조 및 프로세스

고속 및 저렴한 시장 동향에 직면하여 모터 로터는 원심 분리 응력 저항의보다 신뢰할 수있는 구조 형태를 해결해야하며 로터 설계를 통해 모터의 고효율 영역의 분포 특성을 향상시키기를 희망합니다.

따라서 한편으로, 업계는 2 년 이내에 탄소 섬유 와인딩 또는 이와 유사한 강화 구조에 대한 저비용 제조 문제를 해결해야합니다. 업계 예측은 로터 와이어 투 와이어 탄소 섬유 와인딩 장비가 2026 년까지 개발 될 것이며, 2028 년까지 초대형 탄소 섬유 슬리브 성분의 대량 생산과 성숙한 조립 공정이 달성 될 것으로 예상됩니다. 반면에 브러시리스 하이브리드 여기 로터 기술 (전기 하이브리드 흥분 및 메모리 재료 포함)은 2025와 2030 사이의 조합에 투사됩니다. 발전은 높은 회전 속도에서 운동 효율을 2 % 이상 향상시킬 것입니다.

주요 재료 프로세스 경로 및 개발 목표 및 모터 계획

새로운 라미네이트 핵심 프로세스 경로, 새로운 모터 펀치 재료 개발 목표 및 계획

· 600mpa의 개발 및 적용 및 높은 강도 및 가공성이 높은 비 지향 실리콘 스틸.

· 두께 0.25mm 1150,1100 및 고급 고급 고급 에너지 효율 비 지향적 실리콘 철강 개발 및 가늘어.

· 하단 층 또는 복합 코팅없이 낮은 철 손실 및 높은 자기 유도 방향 실리콘 스틸의 개발 및 안정적인 적용.

· 높은 안정성, 빠른 자체 접착성 얇은 사양 비 지향적, 얇은 사양 지향 제품 개발, 빠른 자체 접착제

· 핵심 고효율 및 안정적인 생산 공정 기술 혁신.

· 여러 품종의 연질 자성 재료에 대한 고정자 구조의 재 설계 및 적용.

새로운 자기 강 물질의 연구 개발 목표 및 계획

NDFEB 재료의 기술적 진보는 주로 자석의 성능을 향상시키고 자석 비용을 줄여서 저렴한 고성능 NDFEB 자석을 얻기위한 것입니다.

한편으로, 조성물을 조정하고 미세 구조를 최적화하여 NDFEB (Neodymium Iron Boron) 자석의 자기 특성을 향상 시키거나 거시적 형상 설계 최적화를 통해 와전류 손실을 줄이고 제품 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 접근법은 또한 무거운 희토류 (HRE) 소비, 특히 무거운 HRE 요소 TB의 소비를 감소시켜 궁극적으로 낮은 또는 제로 HRE 자석의 개발 목표를 달성합니다.

최근에, 다양한 연구 기관이 결정 경계 강화 및 결정 경계 재구성 기술을 연구함으로써 기질에서 무거운 희토류 DY 및 TB의 사용을 감소시켰다; 그리고 차분한 희토류의 저급한 희토류, 무거운 희토류 또는 비 계급 지구 복합 확산 물질을 점차적으로 개발하여 확산 과정에서 무거운 희토류 DY 및 TB의 사용을 줄이고 자석 비용을 줄입니다.

다른 한편으로, NDFEB에서 높은 풍부하고 저렴한 희토류 CE, LA 및 Y의 적용 기술을 개발함으로써 주요 희토류 요소 및 ND의 사용을 줄일 수 있으며 비용이 절감 될 수 있으며, 중간 및 엔드 시장에서 영구 자석 재료에 대한 다양한 수요가 충족 될 수 있으며, 공급 및 수요의 수요 차이는 감소 할 수 있으며, 공급 및 자원의 균형은 현실화 될 수 있습니다.

향후 2 년 동안 NDFEB 기술은 주로 다음과 같은 측면에서 발전 할 것입니다.

· 제품 일관성을 향상시키기 위해 네오디뮴 철분 생산 공정을 개선하고 제어합니다.

· 무거운 희토류 사용을 줄입니다. 이 계획에는 저소득층 또는 무거운 희토류 비 분리 자석의 성능 향상이 포함됩니다. 일부 TB 확산 자석을 대체하기 위해 DY 확산 자석의 성능을 향상시킵니다.

· 높은 풍부한 희토류의 성능을 향상시켜 NDFEB 자석 NDFEB 자석의 성능을 향상시키고, 원료의 비용을 줄이며, 희토류 자원의 합리적인 활용을 실현합니다.

· 향후 5 년 동안 Neodymium Iron Boron (NDFEB) 기술 개발은 두 가지 주요 영역에 중점을 둘 것입니다. 첫째, 성능 안정성을 유지하면서 확산 과정에서 DY 및 TB의 사용을 줄이기위한 노력이 이루어질 것입니다. 둘째, 자기 재료 설계는 혁신적인 구조적 구성을 통해 저-인덕턴스 자석의 우선 순위를 정해 작동주기 동안 탈마 넷 저항을 향상시킵니다.

3. 새로운 에나멜 와이어에 대한 연구 및 개발 목표 및 계획

자동차 구동 모터의 성능 및 비용 최적화를 향상시키는 데있어 와인딩 와이어의 역할이 점점 두드러지고 있습니다. 전자기 와이어 제품의 개발은 고전압, 고속, 고효율 및 자동차 모터의 저렴한 비용의 네 가지 주요 요구 사항에 계속 중점을 둘 것입니다. 연구 노력은 절연 구조/재료 최적화, 도체 재료 개선 및 정제 도체 구조 설계의 세 가지 주요 접근법을 통해 이러한 과제를 해결할 것입니다.

향후 2 년 동안 전자기 와이어 기술은 주로 다음과 같은 측면에서 발전 할 것입니다.

· 800V 플랫폼은 고전압 구동 모터의 시작점이지만 엔드 포인트는 알려지지 않았습니다. 저 유전성 고강도 절연 재료 및 전자기 와이어 처리 기술에 대한 연구를 통해 전자기 전선 및 고정자 어셈블리의 PDIV 수준을 지속적으로 개선하면 향후 전자기 와이어 절연 연구에서 중요한 주제로 남아 있습니다.

· 모든 작업 조건 하에서 모터의 부분 방전 시간을 줄이기 위해 PDIV를 개선하는 것 외에도, 고도로 유연하고 긴 코로나 내성 에나멜 과이어의 지속적인 연구 및 개발 및 고정자 와인딩 전기 노화 수명의 개선은 또한 전자기 와이어 절연 기술의 중요한 연구 방향입니다.

· 구동 모터의 속도가 지속적으로 개선되면 고주파수 및 고속의 AC 손실이 점점 더 중요합니다. Liz Wire, Combined Wire, Small Flat Wire 및 제조 공정과 같은 제품의 개발은 고속 모터의 AC 손실을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

향후 5 년 동안 전자기 와이어의 연구 및 개발 방향 :

· 고혈압 재료 (예 : Graphene Copper)는 자동차 엔지니어의 비전에 들어갔지 만 복잡한 제조 공정과 높은 비용으로 인해 여전히 소수의 프로토 타입의 단계에 있습니다. 5-10 년의 연구 개발 및 개선을 통해 비용과 기술 안정성 모두에서 큰 진전이 이루어질 것으로 예상됩니다.

· 경량 및 저비용 도체 재료의 연구, 개발 및 적용 : 알루미늄 및 구리 입은 알루미늄 도체 재료는 동일한 전류 운반 용량의 전제에 따른 경량 측면에서 명백한 이점이 있습니다. 한편, 구리 가격의 지속적인 추세로 인해 구동 모터 권선의 적용에있어 구리선을 알루미늄 및 구리 입은 알루미늄으로 대체 할 수 있습니다.