疊片鐵心連接工藝對(duì)電動(dòng)汽車性能及續(xù)航里程的影響

發(fā)布日期:2024-05-10 瀏覽次數(shù):
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在焊接過(guò)程中,焊接和鉚接是兩種最常用的連接工藝。
交流電動(dòng)機(jī)疊片鐵心的制造一般采用鉚接、互鎖、焊接和膠粘等連接工藝。不同的連接工藝會(huì)從不同程度上影響材料的磁性能,比如鐵損的增加和磁化能力的降低。
伴隨著大量殘余應(yīng)力的消散,由于維拉里效應(yīng),殘余應(yīng)力的增加會(huì)導(dǎo)致電工鋼的磁化能力降低。因此,研究鐵心組件的連接工藝對(duì)于其磁性能劣化的影響程度將有助于提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在高扭矩低速運(yùn)行時(shí)的性能。
德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)(RWTH Aachen University)的David Ukwungwu等研究人員對(duì)不同連接工藝下電機(jī)鐵心進(jìn)行磁性能檢測(cè),了解其磁特性劣化情況;同時(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于1550公斤輕型車輛、整體效率為85%的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型,通過(guò)該模型來(lái)評(píng)估在不同駕駛環(huán)境下,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組件變化對(duì)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的影響。該項(xiàng)研究獲得了德國(guó)研究基金會(huì)(DFG)的資助。
實(shí)驗(yàn)中使用膠接工藝的環(huán)芯作為參考樣品,參考樣品測(cè)得的鐵損和磁感性能定義為未受影響的層壓環(huán)形鐵心磁性能。對(duì)比樣品則是采用點(diǎn)焊、線焊以及鉚接方式連接的環(huán)芯樣品。如圖1,2所示。為了消除實(shí)驗(yàn)中切割工藝對(duì)鐵心帶來(lái)的影響,參考樣品和對(duì)比樣品均采用激光切割方式制造。
通過(guò)對(duì)采用膠粘、點(diǎn)焊、線焊、鉚接工藝下環(huán)形鐵心樣品的實(shí)驗(yàn)分析,研究人員對(duì)比分析了不同連接工藝對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的影響:
(1)在磁通密度介于0.6 T至1.5 T之間時(shí),除了8個(gè)鉚扣的鐵心樣品外,其他鐵心樣品均出現(xiàn)了磁化能力的顯著惡化。8個(gè)鉚扣樣品則是在整個(gè)磁通密度范圍內(nèi)都表現(xiàn)出高度惡化,這是由于該連接方案下具有較高的殘余應(yīng)力造成的。
(2)由于閉合的渦流路徑(短路)沒(méi)有顯著增加,因此觀察到的鐵心連接工藝對(duì)渦流損耗的影響很小或者幾乎沒(méi)有影響。由于殘余應(yīng)力對(duì)磁滯損耗的影響(磁滯損耗是主要損耗)較大,因此點(diǎn)焊相較于線焊和鉚接工藝,其磁滯損耗更低,因此在低速和中等速度的駕駛環(huán)境中,點(diǎn)焊可以具備更高的電機(jī)效率。
(3)鐵心連接工藝的不同會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的改變。研究表明鉚扣的數(shù)量會(huì)減小電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。在使用8個(gè)鉚扣的情況下,城市駕駛環(huán)境中電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程減少了2.1%(與膠粘相比),而在高速公路和WLTC-C3駕駛環(huán)境中,續(xù)航里程分別減少1.0%和1.4%。
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