Qu'est-ce que l'acier au silicium autocollant ?
Tout d’abord, nous devons comprendre ses composants de base :
- : L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.Acier au silicium: Également connu sous le nom d'acier électrique, c'est le matériau de base pour la fabrication des noyaux de moteurs. En ajoutant du silicium, la résistivité du matériau est augmentée, réduisant ainsi les « pertes par courants de Foucault » générées dans les champs magnétiques alternatifs, améliorant ainsi l'efficacité du moteur.
- : L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.Couche autocollante: Un revêtement isolant spécial aux propriétés adhésives est appliqué sur la surface de la tôle d'acier au silicium. Ce revêtement peut être activé dans des conditions spécifiques (généralement température et pression élevées), générant une forte force d’adhérence.
La combinaison de ces deux éléments donne un acier au silicium autocollant. Après avoir été estampé dans les tôles du stator/rotor, il est chauffé et pressurisé pour lier fermement les feuilles ensemble, formant ainsi un noyau plus robuste.
Principaux avantages de l'acier au silicium autocollant dans les moteurs d'entraînement automobile
Par rapport aux processus de stratification traditionnels nécessitant un rivetage ou un soudage, l'acier au silicium autocollant offre de nombreuses améliorations de performances qui répondent parfaitement aux exigences strictes des véhicules électriques en matière de densité de puissance élevée, de rendement élevé, de vitesse élevée et de faibles vibrations et bruits dans les moteurs d'entraînement.
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Rigidité et résistance considérablement améliorées, s'adaptant aux vitesses élevées
Avantages: Le noyau lié devient une structure quasi-intégrale, avec une force de liaison intercouche atteignant généralement 5 à 20 MPa. Cela améliore considérablement la rigidité globale et la résistance mécanique du noyau.
Analyse: Les moteurs des véhicules électriques évoluent vers des vitesses plus élevées (par exemple de 12 000 tr/min à 20 000 tr/min, voire plus). À grande vitesse, le rotor subit d'énormes forces centrifuges. Les noyaux de stratification traditionnels peuvent subir un gonflement ou une déformation des stratifications, entraînant un frottement avec le stator (frottement du stator) et des dommages au moteur. Les noyaux autocollants résistent efficacement à cette déformation, garantissant un fonctionnement sûr et fiable du moteur à des vitesses extrêmes.
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Pertes de fer réduites, efficacité et autonomie du moteur améliorées
Avantages: Réduit les dommages causés par les contraintes et la dégradation des performances des matériaux des tôles d'acier au silicium causées par les méthodes de connexion mécaniques traditionnelles (telles que le rivetage et le soudage).
Analyse: Les propriétés magnétiques des tôles d'acier au silicium (notamment les pertes fer) sont très sensibles aux contraintes mécaniques. Les processus de rivetage et de soudage génèrent de grandes contraintes localisées et des zones affectées par la chaleur, entraînant une détérioration de la structure du domaine magnétique dans ces zones et une augmentation des pertes par courants de Foucault et par hystérésis. La technologie auto-adhésive utilise une liaison physique, évitant ces dommages et préservant ainsi mieux les caractéristiques de faible perte de fer du matériau. Cela contribue à améliorer l'efficacité du moteur, en particulier dans des conditions de conduite urbaine avec des changements de vitesse fréquents, augmentant indirectement l'autonomie du véhicule.
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Excellentes performances NVH (vibrations et bruit réduits)
Avantages: La liaison intercouche supprime efficacement le fretting et les vibrations entre les stratifications.
Analyse: Lors du fonctionnement du moteur, le noyau est soumis à une magnétostriction (« respiration » du matériau) et à des forces électromagnétiques générées par un champ magnétique alternatif haute fréquence. Dans les noyaux laminés traditionnels, ces forces provoquent des mouvements relatifs et des vibrations infimes entre les tôles, une source importante de bruit électromagnétique dans les moteurs. Le revêtement auto-adhésif comble les espaces entre les stratifications comme de la « colle », absorbant et supprimant ces vibrations grâce à un effet d'amortissement, réduisant ainsi considérablement le bruit de fonctionnement du moteur et améliorant le confort de conduite du véhicule.
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Performance thermique améliorée et uniformité de la dissipation thermique
Avantages: Bien que la couche adhésive assure une isolation, sa conductivité thermique est généralement meilleure que celle de l'air.
Analyse: Dans les noyaux traditionnels, de minuscules espaces d'air existent entre les stratifications et l'air est un mauvais conducteur de chaleur. Le revêtement auto-adhésif établit un chemin de conduction thermique plus efficace entre les plaques, aidant à conduire la chaleur générée à l'intérieur du noyau (en particulier les dents) de manière plus uniforme et plus rapide vers les deux extrémités du noyau et du boîtier, où elle est ensuite évacuée par le système de refroidissement. Cela améliore l'uniformité de la dissipation thermique dans le moteur, contribue à réduire les températures des points chauds locaux et améliore la capacité de sortie de puissance continue du moteur.
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Processus de fabrication simplifié, efficacité et cohérence de production améliorées
Avantages: Élimine les processus de rivetage ou de soudage, simplifiant ainsi le processus d'assemblage du noyau.
Analyse: Sur les lignes de production automatisées, les tôles d'acier au silicium embouties peuvent être directement empilées puis collées dans un seul four de chauffage et de durcissement. Cela réduit les étapes de production et les investissements en équipements, améliorant ainsi l’efficacité de la production. Simultanément, il évite les fluctuations de performances causées par une qualité de rivetage/soudage incohérente (telle qu'une force de rivetage inégale et des projections de soudage), améliorant ainsi la cohérence et la fiabilité du produit.
Analyse complète : défis et considérations
Malgré ses avantages significatifs, les facteurs suivants doivent être pris en compte lors de l'application de l'acier au silicium autocollant :
- : L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.Coût plus élevé: Le coût du matériau de l'acier au silicium auto-adhésif est supérieur à celui de l'acier au silicium revêtu ordinaire. De plus, le processus de production nécessite des équipements de chauffage et de durcissement supplémentaires (tels que des fours) ainsi qu'un système de contrôle précis de la température.
- : L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.Exigences strictes en matière de contrôle des processus: L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.
- : L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.Mauvaise maintenabilité: Une fois le noyau collé dans son ensemble, il est presque impossible de le démonter et de le réparer. Si des défauts de fabrication surviennent, le noyau entier peut devenir inutilisable.
- : L'effet de liaison (résistance) dépend fortement de trois paramètres de processus : la température, la pression et le temps. Des paramètres inappropriés peuvent entraîner une faible adhérence ou un vieillissement du revêtement.Exigences élevées en matière de performances de revêtement: Le revêtement auto-adhésif doit conserver une bonne isolation, une bonne résistance à la chaleur (nécessitant généralement de résister à des températures supérieures à 180°C), une bonne adhérence et une bonne aptitude au traitement d'estampage tout en possédant une force de liaison élevée.
En résumé
l'application de l'acier au silicium autocollant dans les moteurs d'entraînement automobiles est un excellent exemple de combinaison d'innovation en matière de matériaux et d'optimisation des processus. Il résout intelligemment les multiples contradictions entre la résistance mécanique, les performances électromagnétiques et les performances NVH dans les moteurs à grande vitesse, à haut rendement et à haute densité de puissance grâce à une approche de « collage au lieu de rivetage/soudage ».
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Dimensions de comparaison |
Acier au silicium traditionnel (rivetage/soudage) |
Acier au silicium autocollant |
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Résistance mécanique |
Généralement sujet à l’expansion des feuilles à des vitesses élevées |
Excellente et forte intégrité, adaptée aux vitesses élevées |
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Perte/efficacité du fer |
Très affecté par les contraintes d'usinage |
Vitesses inférieures, conserve les propriétés magnétiques originales du matériau |
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Performances NVH |
Mouvement miniature entre les feuilles, entraînant un bruit relativement élevé |
Supérieur, amortissement et réduction des vibrations, faible bruit |
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Performances de dissipation thermique |
Généralement, l'isolation de l'air est assurée entre les feuilles |
Chemin de conduction thermique amélioré et amélioré |
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Processus de fabrication |
Nécessite un rivetage/soudage, impliquant plusieurs processus |
Chauffage et moulage simplifiés en une seule étape après empilement |
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Coût |
Faible coût des matériaux, coût de processus modéré |
Coût matériel élevé, investissement en équipement requis |
Conclusion
Alors que les exigences de performance des véhicules électriques continuent d’augmenter, l’acier au silicium auto-liant devient progressivement l’un des matériaux privilégiés pour les moteurs d’entraînement haut de gamme. Malgré le défi que représentent des coûts plus élevés, ses avantages complets en termes de performances, notamment en garantissant une fiabilité à haute vitesse et en améliorant l'efficacité énergétique, en font un matériau clé pour le développement des technologies d'entraînement électrique de nouvelle génération. Pour les véhicules recherchant des performances ultimes, une longue autonomie et un faible bruit, l’utilisation d’acier au silicium auto-liant constitue un choix technologique très précieux.
À propos de la technologie Youyou
Youyou Technology Co., Ltd. se spécialise dans la fabrication de noyaux de précision auto-liants fabriqués à partir de divers matériaux magnétiques doux, notamment l'acier au silicium auto-liant, l'acier au silicium ultra-mince et les alliages magnétiques doux spéciaux auto-liants. Nous utilisons des processus de fabrication avancés pour les composants magnétiques de précision, fournissant des solutions avancées pour les noyaux magnétiques doux utilisés dans les composants de puissance clés tels que les moteurs hautes performances, les moteurs à grande vitesse, les transformateurs moyenne fréquence et les réacteurs.
Les produits de base de précision auto-liants de la société comprennent actuellement une gamme de noyaux en acier au silicium avec des épaisseurs de bande de 0,05 mm(ST-050), 0,1 mm(10JNEX900/ST-100), 0,15 mm, 0,2 mm(20JNEH1200/20HX1200/B20AV1200/20CS1200HF) et 0,35 mm (35JNE210/35JNE230/ B35A250-Z/35CS230HF), ainsi que des noyaux spéciaux en alliage magnétique doux, notamment 1J22 et 1J50.
