疊片鐵心連接工藝對電動汽車性能及續(xù)航里程的影響

發(fā)布日期:2024-05-10 瀏覽次數(shù):
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在焊接過程中,焊接和鉚接是兩種最常用的連接工藝。
交流電動機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于其磁性能劣化的影響程度將有助于提高驅(qū)動系統(tǒng)在高扭矩低速運行時的性能。
德國亞琛工業(yè)大學(xué)(RWTH Aachen University)的David Ukwungwu等研究人員對不同連接工藝下電機鐵心進(jìn)行磁性能檢測,了解其磁特性劣化情況;同時設(shè)計了一個適用于1550公斤輕型車輛、整體效率為85%的驅(qū)動系統(tǒng)模型,通過該模型來評估在不同駕駛環(huán)境下,驅(qū)動系統(tǒng)組件變化對電動汽車?yán)m(xù)航里程的影響。該項研究獲得了德國研究基金會(DFG)的資助。
實驗中使用膠接工藝的環(huán)芯作為參考樣品,參考樣品測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。對比樣品則是采用點焊、線焊以及鉚接方式連接的環(huán)芯樣品。如圖1,2所示。為了消除實驗中切割工藝對鐵心帶來的影響,參考樣品和對比樣品均采用激光切割方式制造。
通過對采用膠粘、點焊、線焊、鉚接工藝下環(huán)形鐵心樣品的實驗分析,研究人員對比分析了不同連接工藝對電驅(qū)動系統(tǒng)性能的影響:
(1)在磁通密度介于0.6 T至1.5 T之間時,除了8個鉚扣的鐵心樣品外,其他鐵心樣品均出現(xiàn)了磁化能力的顯著惡化。8個鉚扣樣品則是在整個磁通密度范圍內(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)沒有顯著增加,因此觀察到的鐵心連接工藝對渦流損耗的影響很小或者幾乎沒有影響。由于殘余應(yīng)力對磁滯損耗的影響(磁滯損耗是主要損耗)較大,因此點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,點焊可以具備更高的電機效率。
(3)鐵心連接工藝的不同會導(dǎo)致電動汽車?yán)m(xù)航里程的改變。研究表明鉚扣的數(shù)量會減小電動汽車的續(xù)航里程。在使用8個鉚扣的情況下,城市駕駛環(huán)境中電動汽車?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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