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轻量化转子套技术

日期： 2021-12-07
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来源：ENGINEERLIVE


理查德-汤普森解释说，新的轻质转子套筒技术推动了可持续性发展
在COP26会议之后，对碳排放采取行动的迫切需求再清楚不过了。随着汽车行业在追求零排放的过程中面临着提高性能和减轻重量的不断升级的压力，利用铝基复合材料（AMC）的新型创新材料技术被证明是工程师们的一种动态的、可持续的解决方案。
该技术是基于先进材料和新型制造工艺的融合，以生产AlXal（发音为Al-Zal），一种高度通用的铝复合材料，因其特殊的机械性能和在汽车领域的巨大潜力而被引用。Alvant公司的开发工作所发现的是AlXal与转子套筒应用的兼容性，因为它对电动机具有优先的电磁、机械性能和导热性。它具有高达350°C的强度和刚度，与碳纤维复合材料套筒相比，有可能降低磁铁的工作温度，并提高损伤和耐疲劳性。更吸引人的是它的轻质能力--比钢轻50%以上，比钛轻40%--使这种材料成为追求提高效率和功率密度（千瓦/公斤）的OEM电动机器制造商的一个引人注目的主张。
转子套筒的创新?
那么，这种低损耗转子技术是如何提高永磁径向磁通电机的性能的呢？表面安装的永磁电机通常需要一个磁铁保持系统，其中包括一个机械转子套筒，该套筒会产生不必要的涡流和/或根据材料的不同起到热绝缘的作用。另外，内部安装的永磁电机使用开槽的钢片来固定磁铁，限制了磁铁与定子的接近程度。这可能会导致损耗增加和温度升高，降低整体效率并限制了电机的功率。此外，使用碳纤维复合材料、粘合剂和热缩金属套筒的制造和装配成本可能很高。典型的转子套筒材料包括不锈钢、钛、铬镍铁合金和碳纤维复合材料，所有这些都会增加对机器效能的不利影响。Alvant的核心技术可以应用于制造表面安装的磁铁转子和内部安装的永磁转子，从而最大限度地减少层压板的磁桥元素。
与典型的金属和碳纤维复合材料解决方案相比，这都相当于在关键领域的潜在收益和节约。这包括峰值功率增加20%，在高速情况下与碳纤维复合材料相比，转子损失减少60%，与不锈钢相比，效率提高约50%。它将电能转换为机械能的效率的整体改善也转化为进一步的好处，使工程师和制造商具有竞争优势，如降低制造和运营成本。
推动技术发展的伙伴关系
Alvant最近与3M公司的合作协议表明其在该领域作为有影响力的材料创新和技术合作伙伴的地位不断提高。该合作关系将集中在推进电机（电机和发电机）和需要增强性能特征的轻质金属部件领域的核心技术。通过利用Alvant在AMC材料和部件的设计、开发、测试和制造方面的专业知识，双方的合作将使双方共同开发的应用为包括汽车和工业在内的各行业的制造商和工程师带来能源和成本节约的好处。
多部门利益
AMC令人信服的优势意味着它们在广泛的工程应用中具有潜在的用途。在安全性和可靠性至关重要的地方，AMC可以在高压密封、飞机起落架和座椅中找到应用。在性能、效率和精度至关重要的地方，使用案例包括机器人、电动马达和汽车悬挂。而正是其轻质高强度和刚度的特点，为自动化行业提供了一种通过提高速度和减少维护来提高生产力的方法。可能性还不止于此--AMC承受极端温度的能力使其适用于高压电池系统和汽车动力系统的部件。
前进的道路
当工业界试图穿越众多障碍时--全球大流行病、气候变化、短缺和燃料成本上升--他们面临着寻找合适材料的艰巨挑战，这些材料将在保持可靠性和降低整个生命周期所有权成本的同时减轻重量。Alvant坚信，AMC为那些需要在性能上有阶梯式变化以满足日益严格的市场和立法要求的行业提供了令人兴奋的潜力。在新材料时代的成长阶段，现在是该行业停止依赖传统技术、拥抱变革的时候了。
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