前言
最近理想汽车可谓处于风口浪尖。
理想i8撞飞8顿卡车的碰撞测试实验遭到“口诛笔伐”,理想车主在抖音等上被刻意的一些视频影射为“素质不高的人群”等等。加上前不久推出的自研碳化硅电驱,也被贴上“贴牌”的标签。
以至于,理想汽车的李想站出来说“这是某些车企有组织地抹黑”,不管怎么说,作为霸占新势力销量榜首多时的车企,理想无疑还是优秀的。
这不,理想汽车自研的电机转子,又打破业内“材料难题”!
今天就来介绍一下。
行业难题:鱼与熊掌可以兼得?
我们先来看一个常用物理公式:功率=扭矩×转速/9550。
对于“寸土寸金”的汽车底盘来说,一个更小、更轻的电机,不仅能为座舱和后备厢释放出宝贵的空间,还能有效降低整车重量,提升续航里程。在如此紧凑布置空间下想要塞下更强劲的驱动之心、输出更大扭矩,就对转子的单位功率提出更高要求。
同时,电机转速的提高带来更高上限的车速,为用户带来更舒适的高速驾乘体验,此外电机平稳的高转速输出还能提高效率,减少能耗;目前铸铝转子最高转速能达到15,000-20,000转/分钟,想要进一步提速以获得那一点点接近极限的性能提升,就遇到了技术瓶颈,这时便需要寻求材料级突破。
为适应未来产品的技术挑战,考虑铸铝转子将要承受的高离心力与极端高温工况。要求转子材料具备优异的室温强度和高温强度,确保在任何工况下都不变形、不开裂;同时具备高导电性能,及时疏通电流,避免高电流密度导致发热与能耗增加。
传统压铸铝材料往往陷入“鱼与熊掌不可兼得”的困境:通常提高强度的方案是通过增加位错、析出相等障碍来阻碍形变,但这些障碍会阻碍电子的通过,强度和电导率就像坐上了跷跷板,强度上去了、电导率就会下降,限制了转子的提速,增加了转子的能量损耗。
面对如此的“跷跷板难题”,理想又该如何解题?
理想自研的CAR-119材料,强在哪?
理想汽车从用户最关心的“跑得快”(高功率密度)和“跑得稳”(高转速下的强度耐久性)出发,电驱、材料与制造团队密切配合,自研出了兼顾高强度与高导电性的新型铸铝材料——CAR-119。
这名字听起来很帅,实际上是真的很强。让我们来看它到底强在哪儿?
它更强壮:用CAR-119造的电机转子,即使面对高速旋转的巨大离心力和高温“烤”验,也能“挺住”不变形、不开裂。相比主流豪华车用的转子材料,CAR-119在常温下的抗变形能力(屈服强度)提升了21%,在高温环境下也提升了12%,大大提升了极端情况下的稳定性和安全性。
怎么做到的?理想团队运用了“三合一强化秘籍”:
析出强化:铝基体中精准地析出纳米级强化相,使材料内部形成了坚固的微观“钢筋骨架”,阻碍裂纹扩展;
细晶强化:说白了就是减小晶粒的尺寸,就像我们把肌肉纤维练就的更致密,那整体就更结实;
固溶强化:让基体溶解更多的强化原子,好比通过补给营养剂,让肌肉纤维本身更强韧。
CAR-119室温与高温屈服强度与友商对比
它更通畅:更厉害的是,CAR-119的导电能力(电导率)还提升了4.6%!成功打破了传统材料“强度上、导电下”的“跷跷板难题”。
秘诀在哪里?其核心在于通过精准调控铁(Fe)/镍(Ni)比的调控与共晶组织球化,传统材料的组织呈层层叠叠的板条状,电子在其中就像在迷宫中穿行一样,需要绕来绕去;而球化处理后,电子就像在平坦的高速路上奔驰,畅通无阻,提高了电子在材料中的通过率以达到高电导率。
CAR-119电导率与友商对比和电导率提升的原理
它更致密:电机转子这颗“心脏”内部可不能有太多“气泡”(孔隙),否则会影响安全和寿命。理想设定了行业超严苛的标准:内部小气孔体积占比小于1.5%,面积占比小于5%,最大气泡尺寸小于3.5毫米。
如何达成目标?好马配好鞍,新材料配好工艺:我们设计开发了一套互锁的工艺制备方案。采用先进的3D打印技术制作模具镶件,新设计的水路能保证端环处的快速冷却,让气体没法聚集,内外凝固一致,实现了铸件内部的孔隙率大幅降低。
CAR-119转子实物与内部结构
模具设计与缺陷对比
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