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电动汽车论坛 电动汽车论坛-电动汽车网 『 电动汽车产业动态 』 新能源汽车电机面临多重考验 多功能封装材料需求上涨
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新能源汽车电机面临多重考验 多功能封装材料需求上涨  [复制链接]

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 随着新能源汽车市场的迅猛发展,新能源汽车零部件这个新兴的市场也正在崛起,吸引着众多企业以及资本争相涌入。据相关机构统计,2016年涉及到新能源汽车零部件的相关投资案例就有近百起。不过,虽然这个崛起的板块孕育着巨大的机遇,但对许多企业来说,技术挑战也是非常巨大。

  事实上,尽管相较于传统燃油车,电动汽车不需要内燃机等构造复杂的零部件,但其技术难度同样不小。尤其是电机、电池、电控“三电系统”所带来的一系列技术要求,着实给相关企业带来了诸多的考验。从电机方面来看,即使是看着并不起眼的封装材料都被赋予了更多的“职责”。

  亨斯迈先进材料事业部电子及轻电全球研发经理黄运昌近日在接受盖世汽车记者采访时表示,电机封装材料在电机的热管理等方面扮演着重要角色,尤其是在需要提高功率密度的情况下,电机封装材料需要在导热、耐热、抗裂等方面确保更好的表现,以满足未来日趋严苛的要求。

  亨斯迈先进材料事业部是全球领先的合成物和配方聚合物系统的生产商,为全球客户提供在特性,功能和耐久性方面均优于传统材料的高性能材料。汽车行业是亨斯迈先进材料主要服务的行业之一,亨斯迈在此领域有着丰富的经验。

  亨斯迈先进材料事业部电子及轻电全球研发经理黄运昌

  新能源汽车电机面临多重考验,急需高性能封装材料

  发动机工作时会产生大量热量,因此需要进行热管理,以保证其在最佳温度下发挥其效能。同样的道理,驱动电机将电能转化为机械能的过程中也会产生热量,而这些热量如果不能有效地传递出去,便有可能造成相关部件故障,妨碍驱动系统的正常工作,因此电机的热管理对提升功率密度尤为必要。

  按照国家政策的要求,我国纯电动乘用车的功率密度逐年提高。而相较于普通电机,高功率密度电机具有更高的设计要求,尤其是在热管理方面。据了解,高功率密度电机的散热环境更为恶劣,由于具备较高的电磁负荷,电机单位体积的损耗增大,使得电机各部件的温升(高出环境温度的数值)偏高,从而影响电机的可靠性和寿命。这就要求相关企业在选择电机部件材料时,要尽量选择耐温性能好的材料,同时需要改善电机的冷却系统、优化绕组散热能力。

  黄运昌告诉记者,目前,大多数电机企业都采用水冷方式来进行散热,而良好的封装材料则是对水冷系统的更好补充。“由于在很多位置,水冷系统不能接触的很好,因而就需要具备较好导热性能的封装材料(灌封胶)作为媒介,将热量传递到冷却水系统。而此前的材料(薄薄的漆)则不具备这一功效,不能有效降低里面的温度,难以达到可靠性的要求。”

  对于新能源汽车电机来说,封装材料可以协助水冷系统改善其热管理,但其对于封装材料的要求却不止于此。

  众所周知,新能源汽车电机的使用环境较为复杂,要面对低温、震动、爬坡、低速等多种工况所带来的高低温冲击,这就要求封装材料在具备良好导热性能的同时,还要在高低温冲击的情况下保持其可靠性。据了解,亨斯迈新推出的灌封胶产品能够在-40℃至180℃保持其稳定性,而目前鲜少有企业能够达到这一水平。

  另外,封装材料还需具备非常好的浸润效果。黄运昌表示:“有些厂家会在电机中用到一些比较细的线,这些铜线浸润效果如果做得不好,则可能产生很多气泡、空洞等现象,一旦电机运行起来,振动产生摩擦,从而磨损涂层,影响其可靠性。”

  新能源汽车不仅包括纯电动汽车,还包括混合动力汽车。而在混合动力驱动系统中,电机和引擎是连在一起的,这其中会用到很多的机油,这些机油可能会通过引擎流到电机部分,而高温度的机油则要求封装材料具备较优异的耐热以及耐化学品性能。

  综合以上,封装材料之于新能源汽车电机可谓作用匪浅,既要达到散热的需求,又要耐高低温冲击、耐机油,以及具备较好的浸润效果等等。据了解,在此前经验基础上,历经一年半时间的研发及相关准备,亨斯迈已经研发出高性能的电机灌封胶产品。该产品具有高导热性、优异的耐热性、优异的浸渍性和快速填隙性、较高抗裂性、优异的耐化学品性能等特点,可改善散热和延长使用寿命,提高转子、全定子和定子端绕组的性能。黄运昌表示,单独达到任何一个指标可能并不难,但要兼顾和实现所有指标并非易事。

  新能源汽车市场发展提速,材料制造商积极布局

  事实上,早在大约30年前,亨斯迈就已经在欧洲开启了电机灌封胶产品的研发工作。后来之所以在上海建立研发中心,成立电子与轻电研发团队,开启新能源汽车电机灌封产品的研发,正是出于对中国新能源(5.47 -0.73%,诊股)汽车市场的看好。而这一市场当前的发展显然没有让亨斯迈失望。

  根据中汽协的数据,2018年上半年,中国新能源汽车销量达到41.2万辆,同比增112%。从目前来看,尽管补贴幅度在逐渐降低,但随着双积分交易的正式启动,车企必将加快这一领域的布局,新能源汽车市场将继续保持较快增长。盖世汽车研究院相关预测数据显示,2021年,中国新能源汽车乘用车产量将达到200万辆以上,而到2025年,这一数字可能会上升到600万辆以上。

  新能源汽车快速增长,封装材料的需求自然随之上涨。亨斯迈已经研发出第一代电机灌封胶产品,并且能够达到电机在散热、耐高低温冲击等方面的需求。据了解,新的电机灌封胶系列产品已于近期发布。

  如上所述,随着电机功率密度的提高,电机对于封装材料的要求将更为严苛。针对未来需求,亨斯迈亦在进行第二代产品的开发。黄运昌表示,第二代产品将在保障稳定性和可靠性的基础上,进一步提高导热系数。

  黄运昌透露,亨斯迈将加大投资电机灌封胶产品以满足日益增长的市场需求。“未来这一板块的增长会很快。而针对不断增长的需求,今年年底我们会增加一些新的设备来保障相关研发及生产工作。另外,我们也计划在三年内将人手增加一倍。”由此可见亨斯迈对于电机灌封胶产品需求的良好预期。

  值得一提的是,在驱动电机之外,新能源汽车电池以及功率电源模块也同样面临着热管理等方面的需求。而针对这些需求,亨斯迈亦推出了诸多的解决方案。据了解,亨斯迈最新推出的电池和功率电源模块灌封胶产品具备高柔韧性和高抗裂性、高导热性、优异的耐热性、较高耐电压性、优异的耐化学品性能以及密封长久可靠等特点,能够保护灵敏的元器件,改善热管理,满足新的耐温要求,提高电气化动力系统各种电子部件的性能。

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