隨著全球倡導尾氣清潔和控制碳排放的呼聲越來越高，電動汽車成為全球汽車業(yè)競爭的新焦點。作為電動汽車關鍵零部件，電機、電池、電控一直是我國電動汽車發(fā)展的重點。其中，與工業(yè)電機相比，電動汽車動力系統(tǒng)對驅(qū)動電機的性能和使用條件要求更高。具體而言，汽車用電機要求適應振動、沖擊、溫度交變等多種環(huán)境應力，由于安置空間受限，外形需根據(jù)系統(tǒng)要求匹配；汽車用電機要求散熱能力強，因此冷卻方式通常采用水冷；汽車用電機要求保障乘車人員安全等。

　　當前，電動汽車驅(qū)動電機通常有異步電機、開關磁阻電機和永磁同步電機，國內(nèi)以永磁同步電機為主，國外特斯拉采用異步電機。此外，一些機構(gòu)正在研究磁阻電機的應用。組成驅(qū)動電機的關鍵材料是硅鋼和永磁材料。

　　車用驅(qū)動電機 硅鋼技術特征

　　由于電動汽車對驅(qū)動電機的要求條件高，因此對驅(qū)動電機的材料要求也較高。主要表現(xiàn)在汽車裝配、起步運行和高速運動四個階段。在裝配階段，由于驅(qū)動電機是靠安裝在狹小空間的電池來驅(qū)動的，所以要求驅(qū)動電機應該比其它用途的電機小型輕量、高效率，因此硅鋼具有低鐵損、高磁感的特點；在起步階段，電機需要輸出足以帶動汽車啟動的高扭矩，因此需要硅鋼采用特殊的工藝技術，具有高磁感；在運行階段，普通材料在高頻工況鐵損急劇攀升，無法支撐驅(qū)動電機工作需要，因此硅鋼需要高頻下低鐵損。同時，汽車高速運轉(zhuǎn)時巨大的離心力以及嚴苛的定轉(zhuǎn)子間隙設計對材料的機械性能要求很高，因此需要硅鋼有較高的屈服及抗拉強度。簡單地說，車用驅(qū)動電機對硅鋼的要求是低速下高磁感，高速下低鐵損和高強度。

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

　　無取向硅鋼 應用潛力巨大

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

　　生產(chǎn)無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?，也是關鍵工序之一，冷軋之后的退火工序是硅鋼生產(chǎn)的關鍵。

　　結(jié)合無取向電工鋼的性能特點和工藝流程，驅(qū)動電機的開發(fā)流程主要分為設計、制造、性能測試三個方面。具體流程如下：

　?。ㄒ唬╇姍C設計

　　1、確定電機機型（同步、異步、輪轂等）；

　　2、確定電機規(guī)格（功率范圍、速度等）；

　　3、電機仿真設計（提供硅鋼曲線、計算電機性能，優(yōu)選最佳硅鋼牌號）；

　　4、設計電機結(jié)構(gòu)（安裝、散熱），核算硅鋼機械性能。

　?。ǘ╇姍C制造

　　1、評價硅鋼加工性（沖壓性、焊接性、鉚接性、疊片性能等）；

　　2、確定最佳退火工藝，消除應力影響；

　?。ㄈ┬阅軠y試

　　1、電機效率測試（包括效率分布及分析）；

　　2、電機溫升測試；

　　3、系統(tǒng)性能測試（效率、動態(tài)性能）；

　　4、電機鐵耗分離，分析鐵芯性能。

　　值得一提的是，在電機上應用取向硅鋼，需要對電機的機構(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，鐵損可以輕松達到1瓦以下（無取向硅鋼達到2瓦都有難度），但是取向在偏離軋制方向后，性能會大幅度下降。事實上，如果把各方向的性能平均考慮，取向硅鋼并不比無取向硅鋼有明顯優(yōu)勢，而取向硅鋼的價格要貴得多。

　?。ū疚慕?jīng)本報記者整理，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工程師 張舟|文

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