Vật liệu vỏ động cơ EV được so sánh: Thanh dẫn hướng bằng nhôm, thép và không gỉ

Việc tháo dỡ hầu hết mọi loại xe chạy bằng pin đều kể cùng một câu chuyện hai lần: động cơ kéo được bọc bằng nhôm đúc, trong khi bơm nước làm mát, quạt làm mát và quạt gió HVAC bên cạnh cũng có khả năng bị mòn thép hàn. Cả hai lựa chọn đều đúng và đều trả lời một câu hỏi: cái nào Vật liệu vỏ động cơ EV tự trả tiền trong một chu kỳ nhiệm vụ nhất định? Trả lời nó một cách bất cẩn và hóa đơn sẽ đến sau đó dưới dạng khối lượng vượt quá, yêu cầu bảo hành ăn mòn hoặc chi phí nhà ở không thể tồn tại trong quá trình đàm phán mua sắm. Hướng dẫn này so sánh các kim loại quan trọng với những con số mà nhóm kỹ thuật và mua hàng thực sự tranh luận.

2-3x

Nhôm truyền nhiệt tốt hơn thép carbon từ hai đến ba lần, tuy nhiên thép vẫn chiếm tỷ trọng lớn trong động cơ phụ trợ EV, bởi vì độ cứng, chi phí đơn vị và chiến lược ăn mòn quyết định nhiều chương trình nhà ở giống như vật lý.

Vật liệu vỏ động cơ EV là gì?

Định nghĩa làm việc

Vật liệu vỏ động cơ EV are the structural metals used to build a motor's outer shell: the component that clamps the stator stack, locates the bearings, drains winding heat to coolant or ambient air, and shields the windings from water, salt, dust and road debris.

Các cuộc thảo luận về vật liệu động cơ thường xoay quanh thép điện và lớp phủ cán mỏng. Đó là một quyết định riêng biệt, bởi vì các lớp mỏng nằm bên trong mạch từ trong khi vỏ là bộ phận kết cấu và nhiệt. Đối với bản thân nhà ở, bốn gia đình vật chất chiếm ưu thế:

Hợp kim nhôm đúc như ADC12 và A380: mặc định cho động cơ kéo EV, được đúc trong một lần với áo làm mát và trùm lắp.
Thép carbon dập và hàn: đặc trưng cho động cơ phụ, động cơ quạt, máy bơm và bộ truyền động công nghiệp.
Thép không gỉ 304: được chỉ định khi tiếp xúc với chất làm mát, phun muối hoặc rửa trôi loại trừ thép cacbon phủ.
Ống thép thành nặng và tấm dày: dành riêng cho động cơ thiết bị chịu tải cao, chịu va đập và tích hợp bánh răng.

Tại sao Nhôm lại thắng vỏ động cơ kéo EV

Nhôm đảm nhiệm vai trò vỏ chịu lực dựa trên hai con số: mật độ và nhiệt. Ở mức 2,7 g/cm3 so với 7,85 g/cm3 đối với thép, nó cắt giảm khối lượng vỏ khoảng 65% ở cùng thể tích và loại bỏ khối lượng khỏi phạm vi trả về của động cơ. Độ dẫn nhiệt cũng quan trọng không kém vì vỏ đóng vai trò như bộ tản nhiệt của stato: cuộn dây làm mát giữ nhiều mô-men xoắn liên tục hơn trước khi giảm công suất.

2.7 g/cm3: mật độ nhôm

65% nhẹ hơn thép ở cùng thể tích

3-5mm độ dày tường đúc điển hình

Đúc khuôn cũng thắng trong quá trình hội nhập. Vỏ ADC12 hoặc A380 đúc áp suất cao mang theo áo nước, lỗ cảm biến và bộ phận lắp trong một bộ phận duy nhất có thành từ 3 đến 5 mm. Hình phạt nằm ở dụng cụ: khuôn đúc đắt tiền và chỉ khấu hao theo các chương trình có khối lượng lớn, đó chính xác là lý do tại sao nhôm thống trị thị trường lực kéo 200.000 chiếc mỗi năm chứ không phải thị trường phụ trợ 20.000 chiếc.

Độ dẫn nhiệt của kim loại vỏ thông thường (W/mK)

Nhôm 6061 167

A380 đúc khuôn 96

Gang xám 50

Thép cacbon 50

Inox 304 16

Giá trị gần đúng ở nhiệt độ phòng đối với hợp kim vỏ điển hình.

Vỏ động cơ bằng thép đánh bại nhôm về tổng chi phí

Thép vẫn là sự lựa chọn hợp lý ở bất cứ nơi nào khối lượng hàng năm ở mức vừa phải, tải trọng nặng hoặc nhà ở phải chịu được sự lạm dụng có thể làm sứt mẻ lớp đúc mỏng. Thép thô có giá khoảng 1/3 nhôm mỗi kg và dây chuyền dập và hàn rẻ hơn nhiều so với dây chuyền đúc khuôn, do đó, dưới khối lượng mà khuôn đúc được khấu hao, thép sẽ thắng về chi phí trên mỗi nhà ở hoàn thiện.

Mô đun của thép là khoảng 210 GPa so với khoảng 70 GPa của nhôm, độ cứng gấp ba lần, do đó, thành thép mỏng hơn vẫn chống móp méo và giữ cho lỗ ổ trục thẳng hàng khi rung.

Ngoài ra còn có một lập luận yên tĩnh hơn: sự giãn nở nhiệt. Ngăn xếp stato là thép silicon, do đó, vỏ thép giãn nở và co lại với tốc độ gần bằng tốc độ của các lớp mỏng mà nó giữ, giúp giảm ứng suất khi có sự giao thoa trong các chu kỳ nhiệt. Vỏ thép hàn cũng có thể được gia công lại và sửa đổi muộn trong một chương trình mà việc đúc không thể chịu đựng được.

Inner Diameter 260 Heavy-Wall Motor Housing With Base

Đường kính trong 260 Vỏ động cơ có tường nặng có chân đế Vỏ bằng thép có thành dày 5mm với khối đầu cực hàn, vấu nâng và chân lắp, phù hợp với động cơ công nghiệp lớn và động cơ hạng nặng. Nó xuất hiện ở nơi thép hàn bị nóng chảy và vật chất gia công lại muộn. Xem sản phẩm →

Đây là làn đường được sử dụng bởi các chuyên gia về nhà ở như Jiangsu Yufeng Electric Co., Ltd., một nhà sản xuất có 40 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực vỏ động cơ bằng thép, dập, hàn, gia công và xử lý bề mặt trong nhà, đồng thời báo cáo công suất hàng năm trên 5 triệu chiếc. Người mua muốn có bức tranh đầy đủ về phía nhà cung cấp có thể thực hiện việc này hướng dẫn mua nhà ở động cơ thép trước khi đưa vào danh sách đối tác.

Chỉ định nhôm khi

Mục tiêu tầm xa khiến mỗi kg đều có giá trị
Khối lượng hàng năm biện minh cho dụng cụ đúc
Áo khoác làm mát bằng chất lỏng phải được đúc trong
Cần có hình học mỏng, phức tạp

Chỉ định thép khi

Âm lượng vừa phải hoặc thời gian sử dụng chương trình ngắn
Sốc, rung hoặc tải trọng bên ngoài cao
Đế gắn, giá đỡ và vấn đề về khả năng sử dụng
Dự kiến sẽ có những sửa đổi về thiết kế sau khi ra mắt

Inner Diameter 127 Heavy-Wall Motor Housing

Đường kính trong 127 Vỏ động cơ có tường nặng Được làm từ ống thép liền mạch với thành dày 7,9mm, lớp vỏ này mang lại độ cứng cao, độ bền xoắn và khả năng chống mỏi cho các công việc đòi hỏi khắt khe trong công nghiệp, kết nối cuộc thảo luận về khả năng của nhà cung cấp và lựa chọn vật liệu. Xem sản phẩm →

Vỏ bằng thép không gỉ 304 cho chất làm mát và ăn mòn

Khi đối phương bị ăn mòn hơn là trọng lượng, inox 304 chấm dứt tranh cãi. Động cơ thiết bị điện ngày càng nằm cạnh vòng làm mát glycol, bộ pin và vùng văng dưới gầm xe. Vỏ bằng thép carbon phủ sẽ hỏng ngay khi lớp phủ của nó bị trầy xước, trong khi thép không gỉ 304, với khoảng 18% crom và 8% niken, sẽ xây dựng lại lớp oxit thụ động và tiếp tục bảo vệ sau các vết trầy xước và mối hàn.

Đường kính trong 180 304SS Vỏ động cơ Vỏ bằng thép không gỉ 304 với thành dày 3 mm và vấu nâng được hàn có khả năng chống ẩm, axit, kiềm và phun muối. Lý tưởng cho dịch vụ ẩm ướt hoặc ăn mòn, nơi mà biên độ ăn mòn lớn hơn độ dẫn nhiệt thấp hơn của thép không gỉ. Xem sản phẩm →

Sự đánh đổi là có thật. Thép không gỉ 304 chỉ dẫn khoảng 16 W/mK, gần bằng 1/3 thép carbon và có cùng trọng lượng 7,9 g/cm3, vì vậy các nhà thiết kế bù đắp bằng các cánh tản nhiệt, diện tích bề mặt bổ sung hoặc luồng khí cưỡng bức. Đó là lý do tại sao 304 xuất hiện thường xuyên nhất trên các động cơ phụ, máy bơm và thiết bị trong môi trường ẩm ướt hoặc ăn mòn, nơi mà biên độ ăn mòn của nó lớn hơn mức phạt nhiệt.

16 W/mK

Con số quyết định vị trí của thép không gỉ 304: khả năng chống ăn mòn ở bất kỳ vị trí nào lớn hơn khả năng lan truyền nhiệt, từ động cơ bơm liền kề với chất làm mát đến thiết bị rửa trôi và thiết bị ngoài trời.

Để biết hướng dẫn chi tiết hơn về cấp độ, lớp hoàn thiện và chiến lược niêm phong, hãy xem phần này hướng dẫn vỏ động cơ không gỉ để thiết kế động cơ chống ăn mòn .

Vật liệu vỏ động cơ EV: Danh sách kiểm tra lựa chọn và so sánh nhanh

Bảng nén các đánh đổi vào một chế độ xem và danh sách kiểm tra sẽ biến chúng thành một quy trình mà chương trình của bạn thực sự có thể chạy.

So sánh đặc tính của bốn vật liệu vỏ động cơ EV phổ biến nhất.
Chất liệu	Mật độ (g/cm3)	Độ dẫn điện (W/mK)	Chống ăn mòn	Chi phí tương đối	Nhiệm vụ EV điển hình
Nhôm đúc (ADC12/A380)	2.7	96-110	Tốt với lớp phủ	Trung bình-cao	Động cơ kéo
Thép cacbon, stamped and welded	7.85	Khoảng 50	Yêu cầu lớp phủ	Thấp	Động cơ phụ trợ, quạt và bơm
thép không gỉ 304	7.9	16	Tuyệt vời	Cao	Nhiệm vụ ướt, ăn mòn và rửa trôi
Thép tường nặng	7.85	Khoảng 50	Yêu cầu lớp phủ	Thấp-medium	Cao-load equipment drives

Trước khi khóa vật liệu, hãy chạy trình tự này:

Trước tiên hãy lập bản đồ đường dẫn nhiệt: tải liên tục so với tải tối đa và liệu chất làm mát có tiếp xúc với vỏ hay nhiệt phải tiếp cận không khí xung quanh hay không.
Định giá chiến lược ăn mòn: chi phí phủ và thử nghiệm so với chất lượng không gỉ trong toàn bộ thời gian sử dụng.
Đếm số lượng mỗi năm: khuôn đúc được khấu hao ở khối lượng lớn, trong khi dụng cụ dập và hàn vẫn có tính kinh tế thấp hơn nhiều.
Kiểm tra tải tích hợp: đế lắp, giá đỡ và lực bên ngoài quyết định khi nào cần xây dựng tường nặng.
Kiểm tra chuỗi quy trình của nhà cung cấp: dập, hàn, gia công và xử lý bề mặt dưới một mái nhà giúp rút ngắn các vòng hiệu chỉnh khi sai lệch dung sai.

Không có bước nào trong số này phụ thuộc vào thời trang; mỗi người chuyển đổi quyết định về nhà ở thành những con số mà ủy ban tìm nguồn cung ứng có thể bảo vệ.

Câu hỏi thường gặp: Vật liệu vỏ động cơ EV

Thép có thể thay thế nhôm trong vỏ động cơ kéo EV không?

Nó có thể, và một số chương trình công nghiệp và xe thương mại cũng làm được, nhưng các chương trình lực kéo xe khách hầu như luôn được làm bằng nhôm vì khối lượng nhà ở nằm ở phía phạm vi của sổ cái. Thép xuất hiện ở những nơi có tải trọng sốc, trần chi phí hoặc khối lượng sản xuất có lợi cho nó.

Vật liệu vỏ có làm thay đổi hiệu suất của động cơ không?

Không trực tiếp nhưng nó làm thay đổi nhiệt độ hoạt động và nhiệt độ làm thay đổi điện trở của đồng. Vỏ dẫn nhiệt tốt hơn sẽ làm giảm nhiệt độ cuộn dây, giúp giảm tổn thất và cho phép động cơ duy trì công suất liên tục lâu hơn. Bản đồ hiệu quả thường được trích dẫn ở nhiệt độ cố định vì lý do này.

Tại sao inox 304 hiếm thấy ở động cơ kéo nhưng lại phổ biến ở những nơi khác?

Bởi vì độ dẫn điện 16 W/mK và mật độ 7,9 g/cm3 của nó là sự giao dịch sai lầm ở quy mô lực kéo, nơi cả nhiệt và khối lượng đều được khuếch đại. Ở các động cơ phụ nhỏ hơn, thiệt hại tuyệt đối là rất nhỏ trong khi lợi ích ăn mòn lại lớn.

Vỏ thép hàn có thể đạt được độ chính xác nào?

Việc tạo hình và hàn thiết lập hình dạng thô, nhưng các lỗ ổ trục và mặt lắp cuối cùng được gia công sau khi hàn. Các nhà cung cấp hoạt động tốt giữ các ổ đỡ được gia công chính xác đến vài phần trăm milimét, đó là lý do tại sao chuỗi quy trình, chứ không phải chỉ riêng vật liệu, mới quyết định độ chính xác.