Was ist selbstklebender Siliziumstahl?
Zuerst müssen wir seine Grundkomponenten verstehen:
- : Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.Siliziumstahl: Auch als Elektrostahl bekannt, ist es das Kernmaterial für die Herstellung von Motorkernen. Durch die Zugabe von Silizium wird der spezifische Widerstand des Materials erhöht, wodurch die in magnetischen Wechselfeldern erzeugten „Wirbelstromverluste“ reduziert werden und dadurch die Motoreffizienz verbessert wird.
- : Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.Selbstklebende Schicht: Auf die Oberfläche des Siliziumstahlblechs wird eine spezielle Isolierbeschichtung mit Hafteigenschaften aufgetragen. Diese Beschichtung kann unter bestimmten Bedingungen (meist hohe Temperatur und hoher Druck) aktiviert werden und erzeugt so eine starke Haftkraft.
Durch die Kombination dieser beiden Elemente entsteht selbstklebender Siliziumstahl. Nachdem es in Stator-/Rotorbleche gestanzt wurde, wird es erhitzt und unter Druck gesetzt, um die Bleche fest miteinander zu verbinden und so einen robusteren Kern zu bilden.
Kernvorteile von selbstklebendem Siliziumstahl in Automobilantriebsmotoren
Im Vergleich zu herkömmlichen Laminierverfahren, die Nieten oder Schweißen erfordern, bietet selbstklebender Siliziumstahl zahlreiche Leistungsverbesserungen, die die strengen Anforderungen von Elektrofahrzeugen an hohe Leistungsdichte, hohe Effizienz, hohe Geschwindigkeit sowie geringe Vibrationen und Geräusche in Antriebsmotoren perfekt erfüllen.
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Deutlich verbesserte Steifigkeit und Festigkeit, Anpassung an hohe Geschwindigkeiten
Vorteile: Der verbundene Kern wird zu einer quasi-integralen Struktur, wobei die Verbindungsfestigkeit zwischen den Schichten typischerweise 5–20 MPa erreicht. Dadurch werden die Gesamtsteifigkeit und die mechanische Festigkeit des Kerns deutlich verbessert.
Analyse: Elektrofahrzeugmotoren entwickeln sich hin zu höheren Drehzahlen (z. B. von 12.000 U/min auf 20.000 U/min oder sogar höher). Bei hohen Drehzahlen erfährt der Rotor enorme Zentrifugalkräfte. Bei herkömmlichen Blechpaketen kann es zu Ausbeulungen oder Verformungen der Blechpakete kommen, was zu Reibung mit dem Stator (Statorreiben) und Motorschäden führen kann. Selbstklebende Kerne widerstehen dieser Verformung wirksam und sorgen so für einen sicheren und zuverlässigen Motorbetrieb bei extremen Geschwindigkeiten.
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Reduzierte Eisenverluste, verbesserte Motoreffizienz und Reichweite
Vorteile: Reduziert Spannungsschäden und eine Verschlechterung der Materialleistung von Siliziumstahlblechen, die durch herkömmliche mechanische Verbindungsmethoden (wie Nieten und Schweißen) verursacht werden.
Analyse: Die magnetischen Eigenschaften von Siliziumstahlblechen (insbesondere Eisenverluste) reagieren sehr empfindlich auf mechanische Beanspruchung. Niet- und Schweißprozesse erzeugen große lokale Spannungs- und Wärmeeinflusszonen, was zu einer Verschlechterung der magnetischen Domänenstruktur in diesen Bereichen und erhöhten Wirbelstrom- und Hystereseverlusten führt. Die Selbstklebetechnologie nutzt eine physikalische Bindung, um diese Schäden zu vermeiden und so die Eigenschaften des Materials mit geringem Eisenverlust besser zu erhalten. Dies trägt zur Verbesserung der Motoreffizienz bei, insbesondere im Stadtverkehr mit häufigen Geschwindigkeitsänderungen, und erhöht indirekt die Reichweite des Fahrzeugs.
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Hervorragende NVH-Leistung (reduzierte Vibration und Lärm)
Vorteile: Die Zwischenschichtverklebung unterdrückt effektiv Reibverschleiß und Vibrationen zwischen den Lamellen.
Analyse: Während des Motorbetriebs ist der Kern Magnetostriktion (Material-„Atmung“) und elektromagnetischen Kräften ausgesetzt, die durch ein hochfrequentes magnetisches Wechselfeld erzeugt werden. In herkömmlichen Blechpaketen verursachen diese Kräfte winzige Relativbewegungen und Vibrationen zwischen den Blechpaketen, eine erhebliche Quelle elektromagnetischer Geräusche in Motoren. Die selbstklebende Beschichtung füllt die Lücken zwischen den Lamellen wie „Kleber“, absorbiert und unterdrückt diese Vibrationen durch eine dämpfende Wirkung, wodurch die Betriebsgeräusche des Motors deutlich reduziert und der Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert werden.
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Verbesserte thermische Leistung und gleichmäßige Wärmeableitung
Vorteile: Während die Klebeschicht isoliert, ist ihre Wärmeleitfähigkeit im Allgemeinen besser als die von Luft.
Analyse: In herkömmlichen Kernen bestehen winzige Luftspalte zwischen den Lamellen und Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Die selbstklebende Beschichtung stellt einen effizienteren Wärmeleitungspfad zwischen den Platten her und trägt dazu bei, die im Inneren des Kerns (insbesondere der Zähne) erzeugte Wärme gleichmäßiger und schneller zu beiden Enden des Kerns und des Gehäuses zu leiten, wo sie dann vom Kühlsystem abgeführt wird. Dies verbessert die Gleichmäßigkeit der Wärmeableitung im Motor, trägt zur Reduzierung lokaler Hot-Spot-Temperaturen bei und verbessert die kontinuierliche Leistungsabgabefähigkeit des Motors.
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Vereinfachter Herstellungsprozess, verbesserte Produktionseffizienz und -konsistenz
Vorteile: Eliminiert Niet- oder Schweißprozesse und vereinfacht den Kernmontageprozess.
Analyse: Auf automatisierten Produktionslinien können gestanzte Siliziumstahlbleche direkt gestapelt und dann in einem einzigen Heiz- und Aushärteofen verklebt werden. Dadurch werden Produktionsschritte und Ausrüstungsinvestitionen reduziert und die Produktionseffizienz verbessert. Gleichzeitig werden Leistungsschwankungen vermieden, die durch inkonsistente Niet-/Schweißqualität (z. B. ungleichmäßige Nietkraft und Schweißspritzer) verursacht werden, wodurch die Produktkonsistenz und -zuverlässigkeit verbessert wird.
Umfassende Analyse: Herausforderungen und Überlegungen
Trotz der erheblichen Vorteile müssen beim Auftragen von selbstklebendem Siliziumstahl folgende Faktoren berücksichtigt werden:
- : Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.Höhere Kosten: Die Materialkosten von selbstklebendem Siliziumstahl sind höher als die von normal beschichtetem Siliziumstahl. Darüber hinaus erfordert der Produktionsprozess zusätzliche Heiz- und Aushärtungsgeräte (z. B. Öfen) und ein präzises Temperaturkontrollsystem.
- : Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.Strenge Anforderungen an die Prozesskontrolle: Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.
- : Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.Schlechte Wartbarkeit: Sobald der Kern als Ganzes verklebt ist, ist eine Demontage und Reparatur nahezu unmöglich. Bei Herstellungsfehlern kann der gesamte Kern unbrauchbar werden.
- : Die Bindungswirkung (Festigkeit) hängt stark von drei Prozessparametern ab: Temperatur, Druck und Zeit. Ungeeignete Parameter können zu einer schwachen Haftung oder Alterung der Beschichtung führen.Hohe Anforderungen an die Beschichtungsleistung: Die selbstklebende Beschichtung muss eine gute Isolierung, Hitzebeständigkeit (in der Regel muss sie Temperaturen über 180 °C standhalten), Haftung und Stanzverarbeitbarkeit bei gleichzeitig hoher Klebefestigkeit aufweisen.
Zusammenfassend
Der Einsatz von selbstklebendem Siliziumstahl in Automobilantriebsmotoren ist ein Paradebeispiel für die Kombination von Materialinnovation und Prozessoptimierung. Es löst geschickt die vielfältigen Widersprüche zwischen mechanischer Festigkeit, elektromagnetischer Leistung und NVH-Leistung in Motoren mit hoher Drehzahl, hohem Wirkungsgrad und hoher Leistungsdichte durch einen „Kleben statt Nieten/Schweißen“-Ansatz.
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Vergleichsmaße |
Traditioneller Siliziumstahl (Nieten/Schweißen) |
Selbstklebender Silikonstahl |
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Mechanische Festigkeit |
Im Allgemeinen neigt es bei hohen Geschwindigkeiten zur Blattausdehnung |
Hervorragende, starke Integrität, geeignet für hohe Geschwindigkeiten |
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Eisenverlust/Effizienz |
Wird stark durch Bearbeitungsstress beeinflusst |
Bei niedrigeren Geschwindigkeiten bleiben die ursprünglichen magnetischen Eigenschaften des Materials erhalten |
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NVH-Leistung |
Miniaturbewegung zwischen den Blechen, was zu relativ hohem Lärm führt |
Überlegen, Dämpfung und Vibrationsreduzierung, geräuscharm |
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Wärmeableitungsleistung |
Im Allgemeinen wird zwischen den Blechen eine Luftisolierung vorgesehen |
Besserer, verbesserter Wärmeleitungspfad |
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Herstellungsprozess |
Erfordert Nieten/Schweißen, wobei mehrere Prozesse erforderlich sind |
Vereinfachtes, einstufiges Erhitzen und Formen nach dem Stapeln |
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Kosten |
Geringe Materialkosten, moderate Prozesskosten |
Hohe Materialkosten, Investitionen in die Ausrüstung erforderlich |
Fazit
Da die Leistungsanforderungen von Elektrofahrzeugen immer weiter steigen, entwickelt sich selbstklebender Siliziumstahl nach und nach zu einem der bevorzugten Materialien für High-End-Antriebsmotoren. Trotz der Herausforderung höherer Kosten machen seine umfassenden Leistungsvorteile – insbesondere die Gewährleistung der Zuverlässigkeit bei hohen Geschwindigkeiten und die Verbesserung der Energieeffizienz – es zu einem Schlüsselmaterial für die Entwicklung elektrischer Antriebstechnologien der nächsten Generation. Für Fahrzeuge, die höchste Leistung, große Reichweite und geringe Geräuschentwicklung anstreben, ist die Verwendung von selbstklebendem Siliziumstahl eine äußerst wertvolle technologische Wahl.
Über Youyou Technology
Youyou Technology Co., Ltd. ist auf die Herstellung von selbstbindenden Präzisionskernen aus verschiedenen weichmagnetischen Materialien spezialisiert, darunter selbstbindender Siliziumstahl, ultradünner Siliziumstahl und selbstbindende weichmagnetische Speziallegierungen. Wir nutzen fortschrittliche Herstellungsverfahren für magnetische Präzisionskomponenten und bieten fortschrittliche Lösungen für weichmagnetische Kerne, die in wichtigen Leistungskomponenten wie Hochleistungsmotoren, Hochgeschwindigkeitsmotoren, Mittelfrequenztransformatoren und Reaktoren verwendet werden.
Die selbstbindenden Präzisionskernprodukte des Unternehmens umfassen derzeit eine Reihe von Siliziumstahlkernen mit Banddicken von 0,05 mm (ST-050), 0,1 mm (10JNEX900/ST-100), 0,15 mm, 0,2 mm (20JNEH1200/20HX1200/B20AV1200/20CS1200HF) und 0,35 mm (35JNE210/35JNE230/B35A250-Z/35CS230HF) sowie spezielle weichmagnetische Legierungskerne, einschließlich 1J22 und 1J50.
