电动汽车身手的前进，晋升了车辆的职能和续航里程。固然攻陷头条讯息的民众是电池身手，然而，将电池电能转化为汽车推动力的电动机也同样首要。众年来，永磁电动机这类电动汽车用的电动机，已采用了一种绕转子围绕而成的碳纤维巩固热固性塑料的套筒。这种套筒可防备转子组件正在高速转动时飞散诀别。但最新的进步是，美邦Trelleborg Sealing Solutions公司（以下简称Trelleborg）应用热塑性树脂的上风革新了套筒打算，提升了电动机的结果，不妨很速就能将其打算用于量产的电动汽车电动机中。

　　正在电动汽车商场中，近来已有几款量产车型选用了永磁电动机而不是更寻常的感受电动机。固然感受电动机的本钱相对较低且牢靠性高，但永磁电动机却能供应更高的功率密度和更轻的重量。

　　用于电动汽车的电动机通过电磁力运转。通过施加互换电，正在静止的部件即定子中出现转动的磁场，定子缠绕的转动部件即转子被磁化。云云，就正在两个组件之间出现磁力的相吸和相斥，迫使转子转动并驱动传动体系。

　　正在感受电动机中，导体如铜或铝是被围绕或嵌入正在转子的钢制层压套筒内，定子的互换电流感受转子的磁场。而永磁体转子是将永磁体包裹或粘接到转子上来出现本身的磁场。

　　永磁电动机通过嵌入磁体出现本身的电磁场，而感受电动机则是通过电池的电力被磁化

　　永磁电动机性子上比感受电动机的结果高，这是由于感受转子需求消费电能来出现磁场，而永磁电动机的转子不需求。永磁电动机还供应了高功率密度和高转矩密度:与感受电动机比拟，永磁电动性能以更小的机型、更轻的重量为电动汽车供应所需的功率和扭矩，使电动汽车具有更高的职能和更长的续航里程。永磁电动机还具有低噪声的特性，这对待电动汽车商场是一大吸引力。

　　将一种延续纤维巩固预浸料直接围绕正在永磁电动机的转子上，即制成了Trelleborg的热塑性复合原料套筒。采用该公司的自愿纤维铺放（AFP）和原位凝集身手（ISC）等坐蓐工艺制成的套筒，实用于电动汽车用永磁电动机和险些任何其他行使所需的永磁电动机，制成的套筒尺寸从适配直径不到2.5cm的转子，平昔到适配一个原型电动机（为商用单通道飞机的推动器而打算）的33cm直径的转子。

　　碳纤维巩固热塑性塑料的套筒：采用自愿纤维铺放和原位凝集身手，Trelleborg 直接正在金属构造上围绕碳纤维/热塑性复合原料。预紧的复合原料纵然正在高转速的行使（如永磁电动机）中也能仍旧职位稳固

　　为满意电动汽车行使的高职能条件，套筒由碳纤维巩固PEEK预浸带制成。与其他原料和工艺比拟，用于Trelleborg热塑性复合原料套筒的原料和工艺带来了更大的打算自正在度。这种碳纤维/PEEK套筒所代替的产物征求上述的热固性复合原料套筒以及钢制套筒。这种热塑性基体原料的特色，如优异的韧性以及耐磨性、耐疲困性和耐化学性等，使其相当适合电动汽车动力传动体系所处的恶毒职业处境。

　　与打算相适合的AFP/ISC工艺：Trelleborg的坐蓐工艺供应了新的打算自正在度，比方，能够竣工构造安静的薄、厚围绕而不出现纤维波纹或屈曲，还能一步制成复合原料的永磁电动机套筒

　　薄壁是Trelleborg的打算和工艺带来的首要上风。转子套筒扩大了转子磁体与定子之间的隔绝，该间隙越大，电动机的电磁功率和结果就越低，也便是说，理思的套筒要正在供应高强度的同时还要尽量薄。采用Trelleborg的打算坐蓐的套筒，要比采用热固性复合原料制成的套筒薄，每单元厚度的强度要比钢制套筒更强。Trelleborg的项目司理r估计，用于电动汽车电动机的套筒将有5到20层厚。

　　另一个首要的职能特质是，与钢比拟，碳纤维巩固复合原料的导电率要低得众，电导率低可裁汰对磁场的作梗。薄的壁厚与低的电导率相勾结，为碳纤维/PEEK 的套筒最大水准地提升永磁电动机的功率密度供应了助助。

　　因为转子以极高的转速转动，所以套筒打算还必需防备径向力惹起的疲困或倏地失效。组成永磁体的稀土金属是脆性的，因此正在转动流程中减小磁体的应力对待永磁电动机的职能和耐久性至合首要。为治理这些径向力，用于转子的绝民众半层按0°铺放，但也能够依照需求增添轴向巩固层（按90°铺放）以扩大弯曲刚度，Trelleborg的AFP机械能以任何角度铺放3～25mm宽的预浸带。

　　提升产出：AFP/ISC身手能同时围绕众个转子，该机械能将两个转子端对端地排成一条直线，编程后同时实行围绕

　　要继承径向力，枢纽是要预紧复合原料。对此，Trelleborg目前的AFP机械可能出现0.5t的张力（惟有正在铺放延续纤维预浸料时才应用）。“这种预紧力出现了一种像压应力相似的环形压力，可使复合原料的套筒仍旧正在被围绕部件的上方。”合联职员先容说。

　　“这种复合原料的高拉伸强度承诺转子以高于任何粘合剂可撑持的更高转速转动。”他填补道。碳纤维的低热膨胀系数（CTE）也是导致套筒与转子之间竣工强力刻板勾结的一个身分，因为质地轻，还能够晋升加、减速。

　　理思的转子转速与磁体重量合伙决心了所需的张力。“预紧的围绕可使套筒正在更广泛的温度界限内（-40～80°C）仍旧正在转子上。”合联职员先容说。

　　近年来，工程界时时会谋求“为筑制而打算”，即对产物的打算实行调解，以使筑制加倍便当、迅速且本钱更低。然而，针对永磁电动机的套筒，有人不妨会将Trelleborg的工艺形容为“为打算而筑制”，甚或是“为筑制而打算的筑制”。也便是说，Trelleborg的工程师们发理解一种筑制本领，裁汰了对产物打算的少少控制，这种打算自正在度反过来又使筑制流程更有用率。

　　航空行使：举动Trelleborg与电动汽车筑制商配合开荒的延续，该公司为验证737电动飞机的观点探讨而供应了助助。正在此先容的采用碳纤维/PEEK套筒的永磁电动机转子，是由NASA资助并由伊利诺伊大学的探讨职员成立和测试的

　　Trelleborg的AFP既可铺放热固性复合原料预浸料，也可铺放热塑性复合原料预浸料，当然，原位凝集只实用于热塑性塑料。针对这些套筒行使，凝集是由激光加热体系达成的，与古板的热气枪（HGT）加热比拟，它提升了这项加工的速率和结果。

　　这项加工的一个首要特质是，能够对限度实行短时加热。高温会使转子消磁，使其无法应用。“纵然咱们用高温将召集物熔化粘接正在一齐，加热的时光也要相当相当短。”合联职员解说道，“咱们的工艺不会使咱们正正在围绕的部件的净温度升高几摄氏度以上。”

　　热塑性复合原料的套筒是直接正在磁性转子的皮相上围绕达成的。“咱们具有一种非常工艺，可能正在部件上铺放复合原料并使之固定到位，无需任何粘合剂或其他粘接到部件皮相的方法。”合联职员夸大说。铺放头对其正正在铺放的原料以及下面的基材实行加热，并正在树脂熔化时施加压力，这使得召集物链可能正在铺放的带材与基材之间扩散，成立完备的粘接。

　　激光加热的众次行使：正在第一次铺放带材时初次行使激光加热，然后正在采用AFP正在此区域铺放后续的层时再次实行激光加热，结果，取得了统统结晶的PEEK树脂，最大水准地提升了应用功夫的安静性。合联职员展现，将铺放的原料压到基材上，正在此夹合处，用450℃的温度加热碳纤维巩固PEEK预浸料，而PEEK的熔化温度是343℃，所以，夹合处的温度成立通俗比熔化温度高60～120℃。“枢纽是要低于该召集物的降解温度。”他说。

　　转动试验：为了验证刻板膨胀、转子动力和转动损耗的解析模子，对飞机转子原型实行了测试。转子凯旋地竣工了18000 r/min的转动，比预订的转速速20%

　　原位凝集热塑性复合原料使得Trelleborg可能正在一步操作中正在转子上围绕出永磁电动机的套筒。采用这种本领制成的构造不需求采用加热炉或热压罐实行二次凝集，纤维的体积含量通俗达60%。“只消达成部件的围绕，就能够实行最终的加工了。”合联职员说道。Trelleborg的工艺承诺将一系列区别的坐蓐举措组合正在一个操作中，这提升了坐蓐的总体结果。

　　比拟之下，热固性复合原料的套筒需求众个加工举措：热固性复合原料的套筒必需与转子分裂筑制，由于加热炉或热压罐固化会有损磁体。固化后，再将这些套筒压到转子上，或者过盈配合到转子上。结果一步是防备将热固性复合原料的套筒做得与热塑性复合原料的套筒相似薄。由于热塑性复合原料的套筒正在固化后不需求被压到转子上，所以没有会损坏薄的套筒的压力。

　　Trelleborg的工艺已被用于筑制各品种型的复合原料构造，从内径0.5mm到外径150cm的巨细不等的构造。它还制成了两层薄的以及7.5cm厚的无纤维波纹或屈曲的安静构造，屈曲不妨是采用其他凝集本领制成的较厚的层压构造的一大题目。合联职员展现：“当你把这些原料铺放到位时，你会创造层间夹有气氛，但采用原位凝集，就能使这些气氛正在粘接的流程中被挤出。”其它，因为热塑性预浸料险些无应用期控制，所以可将原位凝集工艺扩展到用于筑制飞机那么大的构造。

　　无应用期控制还使得Trelleborg的工艺能围绕很长的部件，对待转子套筒而言，这意味着能够将一系列的转子排成一条长长的直线来同时围绕，从而提升了产出并低落了本钱。

　　稀土金属的代价使得永磁电动机的本钱居高不下，这不妨会影响永磁电动机正在电动汽车上的行使。固然这样，永磁电动机还是具有很强的吸引力，由于与感受电动机比拟，其结果、扭矩和供应的续航里程都更大。所以，永磁电动机遇被越来越众的电动汽车筑制商所接收，而像Trelleborg的热塑性复合原料套筒这类进步身手，将助力这一商场发达历程。

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