一、前言
自粘结电机铁芯具有提高电机高功率密度、降低振动、减少噪音、降低温升、增加定转子铁芯强度、精度高、清洁度高、设计灵活、高效节能等优点。
自粘接铁芯50年前就发明了,早期核心技术被国外垄断,广泛应用于航海探测、航空、轨道交通、军事航天、精密机床电主轴、高速电机等领域。最近几年,随着新能源汽车行业的快速发展,欧洲、美国、日本等国家开始应用在驱动电机上。国内目前也已有较多企业在用自粘接铁芯打样进行验证了,相信很快就有批量应用。
二、目前现状
随着新能源汽车的高速高效发展,使得驱动电机更加小型化,这就要求驱动电机具有较高的功率密度和能量转换效率,那对转子铁芯都有那些性能需求呢?电机要有较高的功率密度就需要转子的磁感应强度增高,相对应的电机需要高效的能量转换效率就需要转子具有高频率低铁损的特性。
那采用哪种铁芯连接工艺才是新能源汽车的最优解?焊接铁芯的热反应区大,会导致电机的性能降低,会造成铁芯边缘短路, 绝缘性下降还不环保,焊缝粗糙外观也有瑕疵;铆接也会严重破坏铁芯结构导致磁路变窄,从而损害电机的磁性。另外,无论是铆接、还是焊接都是局部固定的,连接力都并不高,目前的新能源汽车电机动辄12000rpm或者更高的20000rpm转速,对转子铁芯的紧固强度要求也是要更高的。可见,上述工艺似乎已经不是转子铁芯的最优解了。
粘结铁芯就是采用胶水粘接的方式,替代传统的焊接和叠铆的方式,通过这种方式的改良的目的,就是提升电机的电磁性能,降低定转子铁芯的铁损伤。而自粘结铁芯则是采用将电机冲片粘结在一起,形成铁心的一种固定方式,自粘结铁芯其实也算是粘结铁芯的一种,就是将电机冲片以自粘结固定铁芯叠片在铁芯整个面上进行固定, 使得铁芯的固定强度大大提高。
电机自粘铁芯与传统的铆接方式相比更稳定,可以减少涡电流的发生,减少高速运转时的振动,进一步提升电机效率和NVH水平,提高效率和性能。另外,自粘结铁芯还可以去除端板、压圈及紧固件等配件,这样可在有效的空间内,增大铁芯的有效长度。
自粘结铁芯与焊接铁芯相比,自粘结铁心在磁感应强度为1.5T、50Hz状态下试验的磁性结果,铁心损耗降低了约5%,励磁电流降低了9%。在相同试验条件下产生的噪音,自粘结铁心在磁感应强度相同的情况下比焊接型铁心降低约5dB ;在相同试验条件下,铁心在励磁状态下的轴向振动速度, 自粘结铁心几乎无振动, 而焊接型铁心有不同程度的振动, 定子铁心的径向振动试验有同样的结果。
新能源汽车需要转子铁芯降低铁损,那最大程度地降低铁损的方法就是用尽可能薄的硅钢片,将涡流限制在狭小的薄片之间,加大回路的电阻,从而减小涡流,降低铁损,这也是为什么电机不采用整块的铁芯,而是由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成,超薄的硅钢片难以形成铆接点,激光焊接也会产生局部导通,对电机性能不利,自粘结铁芯就可以很好地解决超薄规格硅钢片更难以叠压组装的难题。
01、高强度拉伸剪切强度14—18N/mm²,可进行二次加工(车、磨、钻孔)
02、高功率密度体积更小、重量更轻、叠装系数更高≥98.5%
03、高精度面接触均匀性更好、平面度、垂直度提高50%以上(塞尺片厚度:0.05mm)
04、降低振动振动降低5%
05、降低噪音降低噪音5dB
06、降低温度更好的热传导,提供最佳轴向传热,降低温度5-10℃
07、设计灵活强度提高、磁桥设计更小0.25—0.50mm

08、提高效能电机扭矩增加5%、效能提升5%

09、高效节能续航时间更长无磁通量阻断,铁损下降15-30%,降低能耗,可减少绝缘清漆使用量

10、高清洁度高清洁度、提高电机的性能与使用寿命

四、自粘结电机铁心应用与场景
01、国防军工军事航空航天、潜艇船舶、特种车辆
02、空中交通新能源电动飞机、无人机
03、地面交通新能源汽车、动车、磁悬浮列车
04、水上交通新能源电动船舶、电动游艇
总结:
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