Proč nové energetické vozidlo Xiaomi su7 používá smaltované ploché dráty?

Proč plochý drát?

Poptávka po magnetických součástkách s vysokým{0}}výkonem v nových energetických vozidlech, 5G a fotovoltaických úložištích energie rychle vzrostla, což zvyšuje poptávku po plochých a mikro-plochých smaltovaných vodičích.

 

Kulatý smaltovaný drát má po navinutí nízkou míru{0}}naplnění slotu. Jinými slovy, využití prostoru po navinutí je nízké, což značně omezuje účinnost příslušných elektrických zařízení. Obecně platí, že po navinutí kulatého smaltovaného drátu při plném zatížení je rychlost jeho-vyplnění slotu přibližně78%. To ztěžuje splnění požadavků moderní technologie na ploché, lehké, nízké-příkonu-spotřeby a vysoký-výkon.

 

K vyřešení tohoto omezení byl vyvinut plochý smaltovaný drát -, který zlepšuje využití prostoru a umožňuje vyšší hustotu výkonu u kompaktních motorů.

 

Přechod z kulatého na plochý drát je jedním z nejvýznamnějších evolučních kroků v konstrukci elektromotorů za poslední dvě desetiletí. Jak výrobci NEV tlačí na delší dojezd, rychlejší nabíjení a lehčí vozidla, každý gram mědi a každý krychlový centimetr prostoru statorového slotu se stávají kritickými. Technologie plochých vodičů přímo řeší tato omezení tím, že maximalizuje poměr vodivé měděné-průřezu k celkové ploše slotu -, což je metrika známá jakofaktor vyplnění slotu.

 

Co je plochý smaltovaný drát?

Plochý smaltovaný drát je navíjecí drát vyrobený z -bezkyslíkaté měděné tyče nebo elektrické- hliníkové tyče, tažený, vytlačovaný nebo válcovaný skrz matrici určité specifikace a poté několikrát potažen izolační barvou. Na rozdíl od tradičního kulatého drátu je průřez vodiče-pravoúhlý, nikoli kruhový, což umožňuje, aby se dráty na sebe těsně naskládaly s minimálními-mezery mezi vodiči.

 

Typické specifikace

• Tloušťka:0,025 mm – 2 mm
• Šířka:obecně pod 5 mm
• Poměr-k-tloušťce:2:1 až 50:1
• Materiál vodiče:Bezkyslíková-měď (OFHC), elektrický-hliník nebo hliník plátovaný mědí-
• Izolace:Více{0}}vrstvý smaltovaný povlak (na bázi polyesteru, polyesterimidu, polyamidimidu nebo -polyimidu)
• Tepelná třída:Typicky třída 180 (H) až třída 220 (C+), vhodná pro nepřetržitý provoz až do 220 stupňů

 

Klasifikace podle poměru šířky-k{1}}tloušťce

Ploché smaltované dráty jsou dále kategorizovány na základě jejich poměru stran:

Kategorie	Poměr-k{1}}tloušťce	Typické použití
Plochý drát	2:1 – 8:1	Univerzální-motory, transformátory
Malý plochý drát	8:1 – 20:1	Hnací motory NEV, přesná zařízení
Mikro-plochý drát	20:1 – 50:1	Vinutí s vysokou{0}}hustotou, 5G induktory, miniaturní elektronika

 

 

Kulatý drát vs. plochý drát: Podrobné srovnání

Zásadní rozdíl mezi kulatým a plochým smaltovaným drátem spočívá v jejich průřezové geometrii. Když jsou kulaté dráty zabaleny do statorové štěrbiny, kruhové tvary přirozeně zanechávají intersticiální mezery mezi sousedními dráty - obvykle zabírají 20–40 % plochy štěrbiny jako plýtvání prostorem. Ploché dráty lze naproti tomu skládat jako cihly s téměř -nulovými- mezerami mezi dráty, což dramaticky zvyšuje podíl užitečného vodiče.

 

Kulatý drát

Kruhový průřez-. Dráty se dotýkají v jednotlivých bodech a zanechávají mezi nimi značné mezery. Výplň slotu obvykle 40–55 % (skutečné vinutí), až ~78 % ve výpočtech idealizovaného plného-zátěže.

 

Plochý drát

Obdélníkový průřez-. Vodiče se skládají lícem-na{3}}čelem s minimálními mezerami. Výplň slotu obvykle 60–78 %+ u skutečných-konstrukcí motorů NEV s teoretickými maximy přesahujícími 90 %.

 

Parametr	Kulatý drát	Plochý drát
Tvar průřezu	Oběžník	Obdélníkový
Faktor vyplnění slotu (typický)	40 – 55%	60 – 78%+
Využití prostoru	Nízká (mezi{0}}drátové mezery)	Vysoká (těsné stohování)
Hustota výkonu	Omezený	Výrazně vyšší
Tepelná vodivost	Střední (bodový kontakt)	Vynikající (kontakt obličeje → lepší odvod tepla)
AC odpor (při vysoké frekvenci)	Nižší postih za kožní efekt	Vyšší ztráty vířivými proudy v tlustém rozměru
Způsob navíjení	Náhodná / koncentrovaná rána	Vlásenka / průběžná vlásenka / vlnité navíjení
Složitost výroby	Jednoduchý, vyzrálý proces	Složité nástroje, vyžadováno přesné ohýbání
Koncová-délka vinutí	Delší (náhodné navíjení)	Kratší, kompaktnější
Cena (za kg mědi)	Spodní	o 15 – 30 % vyšší
Obtížnost opravy/převíjení	Jednodušší	Obtížné (často vyžaduje úplnou výměnu statoru)
Typické přijetí motoru NEV	Starší / levné modely	Hlavní platformy NEV (2020+)

 

Proč na hnacích motorech NEV záleží

 

Hnací motor je srdcem nového energetického vozidla. Během provozu musí elektromagnetické vodiče uvnitř motoru odolat vysokému napětí, vysoké teplotě a vysokému{1}}změnám napětí (dV/dt). Tyto podmínky jsou mnohem extrémnější než u tradičních průmyslových motorů:

 

• Napětí:400V nebo 800V DC sběrnice (vs . 380V AC u průmyslových motorů)
• Frekvence spínání:Přepínání měničů SiC/GaN 10–20 kHz (vs . 50/60 Hz síť)
• Špičková teplota:150–180 stupňů kontinuálně, až do 220 stupňů přechodné (vs.<100°C typical industrial)
• Cílová hustota výkonu:5–20 kW/kg (oproti . 1–3 kW/kg u průmyslových motorů)
• Rozsah rychlosti:0–20,000+ ot./min (oproti. 1, 500–3 000 ot./min. průmyslové)

 

Pokud elektromagnetické vodiče a izolační materiály tyto podmínky nevydrží, snadno se porouchají a zkrátí životnost motoru. V současné době má mnoho produktů na trhu díky jednoduchým procesům a jednovrstvým nátěrovým filmům špatnou odolnost vůči koroně a špatnou odolnost proti tepelným -šokům -, což přímo ovlivňuje životnost hnacího motoru.

 

Klíčové výkonnostní výhody plochého drátu u motorů NEV

 

1. Vyšší hustota výkonu

Zvýšením faktoru vyplnění štěrbiny z ~45 % (kulatý vodič) na ~70 %+ (plochý vodič) může motor přenášet o 30–50 % více proudu při stejném objemu statoru. To se přímo promítá do vyššího špičkového točivého momentu a výkonu - nebo ekvivalentně, stejného výkonu lze dosáhnout v menším a lehčím motoru. Při přeměně konstrukce motoru s kulatým{10}}drátem na plochý drát je typická úspora hmotnosti 10–20 %.

 

2. Zlepšená účinnost

Vyšší měděný-průřez snižuje odpor vinutí (R), což snižuje odporové ztráty (I²R). Kratší konce-vinutí vlásenkových konfigurací navíc zmenšují „neaktivní“ měděnou délku - části drátu, která pouze přispívá k odporu, ale nikoli krouticímu momentu. V kombinaci tyto účinky obvykle zlepšují účinnost motoru0,5–2 procentní body, což je významné, když je základní účinnost již 94–96 %.

 

3. Špičkový tepelný management

V kulatém-vinutí drátu musí teplo přenášet bodové kontakty mezi dráty - tepelnou cestou s vysokým-odporem. V plochých-vinutích vodičů se teplo přenáší přes široké kontaktní plochy-na-čelní plochy, čímž se dramaticky zlepšuje tepelná vodivost. To umožňuje motoru udržet vyšší trvalý výkon bez překročení limitů izolační teploty a umožňuje účinnější chlazení prostřednictvím vodních plášťů statoru nebo systémů rozprašování oleje.

 

4. Snížená spotřeba mědi

Kratší koncové-vinutí a vyšší účinnost plnění znamenají, že pro stejný elektromagnetický výkon je potřeba méně celkové mědi. Běžná je úspora mědi ve výši 10–20 %, což snižuje náklady na materiál i hmotnost motoru -, což je dvojnásobná výhoda pro aplikace NEV, kde na dojezdu záleží na každém kilogramu.

 

5. Lepší NVH (hluk, vibrace, tvrdost)

Pevné, strukturované uspořádání vinutí vlásenky je méně náchylné k vibracím pod elektromagnetickými silami než volně zabalená kulatá-vinutí drátu. To přispívá k tiššímu chodu motoru -, což je čím dál důležitější rozdíl, protože NEV soutěží o zdokonalení kabiny.

 

6. Automatizovaná-výroba ve velkém

Procesy navíjení vlásenky (tvarování drátu, vkládání, svařování) jsou ze své podstaty více automatizovatelné než náhodné navíjení kruhového drátu. To umožňuje konzistentní kvalitu při výrobních objemech stovek tisíc jednotek ročně se sníženou pracností na motor.

 

Například nejnovější nové energetické vozidlo Xiaomi Su7. Přijímá průmyslově lepší konstrukci vinutí s kolíkovým{1}}typem plochého drátu a pólové sloty statoru a rotoru s 54 sloty a 6 póly jsou vzájemně sladěny. Plná rychlost slotu raketově vzrostla na 77 % a ztráta železa byla výrazně snížena o 25 %, což vedlo ke zvýšení celkové účinnosti motoru o 0,3 %.

 

Smaltovaný drát vyrobený společností GNEE je široce používán v nových energetických vozidlech, spotřební elektronice, čisté energii, elektronických součástkách, elektrické energii a pohonu a dalších oblastech. Jsme velkým-dodavatelem smaltovaného drátu s vynikající kvalitou produktů v tomto odvětví.Vítejte a kontaktujte nás!