为什么叫“手撕钢”
优点是什么?
缺点和生产难点是什么?
广汽埃安N60在电机里用上了一种被称为非晶体结构钢的材料,又称手撕钢,钢不是又硬又结实吗,怎么还能“手撕”?
为什么叫“手撕钢”,用在电机哪里?
“手撕钢”并不是什么神奇钢材,而是对非晶合金软磁材料的一种形象叫法。所谓手撕钢,并不是说你真的能随便把一块钢板像纸一样撕开,而是因为这种材料在形态上又薄又脆,强度特征和我们印象中的钢完全不同。之所以会呈现出这种状态,根源在于制造方式。
普通钢材在凝固时,金属原子有充足时间慢慢排列,形成规则、有序的晶体结构。而非晶合金恰恰相反,它在生产时需要以极快的速度冷却,冷却速度可以达到每秒十万甚至上百万摄氏度。就像把一锅正在结晶的金属瞬间冻结,原子还没来得及站好队形,就被直接定格下来。结果是材料内部几乎没有传统意义上的晶粒和晶界,形成了一种无序但稳定的非晶体结构。
这种结构带来了几个特点,首先没有晶界,磁损更低;其次电阻率更高,不容易产生涡流;第三,由于工艺限制,材料通常只能做成极薄的带材,厚度往往只有二三十微米,像金属箔一样薄,质地脆,用力甚至可以撕裂。也正因为这种像纸一样薄、像玻璃一样脆的手感,它才被形象地称为“手撕钢”。
在电动车上,这种材料并不是随便用在哪里,而是被用在了电机定子铁芯上。定子是电机里负责建立磁场的核心部件,铁芯的材料好坏,直接决定了电机的效率和发热水平。埃安这次做的,是用一层层非晶合金薄带叠压成定子铁芯,让磁场在其中流动。
优点是什么?日常开起来有什么变化?
非晶材料的优点不在于能撕,而在于磁学性能。电机工作时,有一部分电能并不会变成驱动车辆的动力,而是以热的形式被消耗掉,这里面有相当一部分来自铁芯损耗。可以把它理解为磁场在铁芯里来回折腾时产生的能量浪费。非晶材料由于内部没有晶界,磁场切换时的阻力更小,再加上材料电阻率高,不容易形成涡流,因此在高频、高转速状态下,铁损明显低于传统硅钢。
对电动车来说,这个特点正好击中了痛点。现在很多电驱系统为了提高功率密度,都会把电机转速做得很高,一到高速巡航或者持续高负载工况,效率和发热就成了考验。非晶铁芯在这些场景下,可以让电机少发热、多干活,效率下降得更慢,也更有利于长时间稳定运行。
从用户角度看,用了这种电机,并不代表车辆的动力变强,而是体现在更实际的地方。比如在高速路上巡航时,能耗更低,同样的电量可以跑更远;长时间跑高速,动力不会因为电机发热而变得没劲;再加上磁损降低带来的噪声下降,高转速时的电机啸叫会更轻,整车感觉更安静平顺。
缺点和生产难点是什么?
如果手撕钢这么好,为什么直到现在,才第一次出现在量产车上?原因其实很现实。非晶材料的缺点,正是它名字背后暗示的特性,太薄太脆,不像硅钢那样结实耐用,无法用传统冲压方式加工成复杂形状,也不擅长承受振动和机械应力。而电机内部,恰恰是一个长期高温、高应力、高振动的环境,这对材料稳定性提出了高要求。
更大的挑战来自制造工艺。非晶带材无法像硅钢片那样叠起来就完事,而是需要绕制、叠压、固定、固化等一整套完全不同的工艺流程。每一道工序都对精度和一致性要求高。此外,成本和产业链成熟度同样是绕不开的问题。非晶材料本身价格更高,加工损耗也更大。相比之下,硅钢经过几十年发展,性能、成本和制造体系都更成熟,自然成为大多数车企的稳妥选择。
选车侦探观点:埃安电机用上手撕钢,并不意味着传统硅钢路线马上会被淘汰,从用户角度看,这种材料带来的不是参数提升,而是更低的能耗、更稳定的高速表现和更低的噪音。但能否在未来更大规模普及,还要看成本和工艺的进一步成熟。
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