2024電機(jī)材料應(yīng)用10大創(chuàng)新！
2024電機(jī)材料應(yīng)用
10大創(chuàng)新
隨著全球?qū)δ茉葱屎涂沙掷m(xù)發(fā)展的重視，電機(jī)材料的創(chuàng)新正在迎來一輪前所未有的突破。2024年，電機(jī)領(lǐng)域在多個(gè)新材料的研發(fā)和應(yīng)用上取得了顯著進(jìn)展，這些突破不僅提高了電機(jī)的效率、功率密度和耐用性，也為新能源汽車、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。以下是2024年電機(jī)材料的十大突破，展示了新材料如何推動(dòng)電機(jī)技術(shù)邁向更高的性能標(biāo)準(zhǔn)。
電機(jī)材料創(chuàng)新應(yīng)用
1. 超級銅（石墨烯銅基復(fù)合材料）
超級銅是一種基于石墨烯的銅基復(fù)合材料，具有極高的導(dǎo)電性和熱導(dǎo)性。石墨烯的加入使銅材料在保持優(yōu)異導(dǎo)電性的同時(shí)，顯著提高了其機(jī)械強(qiáng)度和抗氧化性。這使得超級銅在高電流密度和高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性更強(qiáng)，能夠有效減少電機(jī)中的熱損耗和電流損耗。
圖片來源：央視CCTV 13
中國中車高電導(dǎo)率銅基復(fù)合材料“超級銅”，該材料由中車研究院與上海交通大學(xué)張荻團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)，利用石墨烯極佳的導(dǎo)電性和力學(xué)性能與銅材料片堆疊，制成一種新型的復(fù)合材料 ——“超級銅”，實(shí)現(xiàn)了石墨烯和銅的優(yōu)勢互補(bǔ)。可以將 20KW 電機(jī)銅耗降低12.33%。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，超級銅的導(dǎo)電性能超過銀 10%。
2. 鎂合金
鎂合金是目前最輕的結(jié)構(gòu)金屬之一，具有優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度。隨著技術(shù)的進(jìn)步，鎂合金的成形工藝和強(qiáng)度性能得到了顯著提高，成為輕量化電機(jī)的理想材料。鎂合金不僅減輕了電機(jī)的整體重量，還能有效降低能耗，提升動(dòng)力效率。
圖片來源：寶武鎂業(yè)
寶武鎂業(yè)與匯川聯(lián)合動(dòng)力的鎂合金輕量化電驅(qū)總成，這是目前國內(nèi)外汽車應(yīng)用領(lǐng)域最大的鎂合金零部件之一，該產(chǎn)品不僅在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、創(chuàng)新科技、美學(xué)設(shè)計(jì)等方面表現(xiàn)出色，還在性能、成本、重量上做到了完美結(jié)合。
與傳統(tǒng)鋁合金材料結(jié)構(gòu)相比減重2.5千克-7千克，能夠提升電機(jī)功率密度，改善整車噪聲、振動(dòng)與聲振粗糙度，有助于優(yōu)化車輛的前后配重比，改善操控性能和駕駛感受。
PEEK是一種高性能的工程塑料，具有出色的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)性和機(jī)械性能。PEEK的耐高溫和抗腐蝕特性使其在高負(fù)荷、高溫環(huán)境下表現(xiàn)出色，尤其在電機(jī)中的絕緣材料、密封件和機(jī)械部件中得到廣泛應(yīng)用。
圖片來源：威格斯
英國威格斯這家聚醚醚酮生廠商將PEEK用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件如進(jìn)氣歧管、節(jié)氣門體等，承受高溫、化學(xué)腐蝕與機(jī)械應(yīng)力，提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能與可靠性、降油耗尾氣排放。
4. 稀土永磁材料（釹鐵硼）
稀土永磁材料，特別是釹鐵硼（NdFeB）磁體，因其優(yōu)異的磁性能和高能量積，成為高效電機(jī)中的核心材料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，釹鐵硼材料的高溫穩(wěn)定性得到了顯著提升，同時(shí)制造工藝不斷優(yōu)化，降低了成本，提高了可用性。
圖片來源：BYD 仰望U8
特斯拉和比亞迪等電動(dòng)汽車制造商采用了釹鐵硼永磁材料在電動(dòng)機(jī)中，用于提升電動(dòng)機(jī)的效率和功率密度。
5.氮化鐵磁體
氮化鐵具有較高的磁能積，相比傳統(tǒng)的釹鐵硼等稀土永磁材料，它的磁性能相對較好，可以用于提高電機(jī)的功率密度。由于氮化鐵不含稀土元素，相較于稀土永磁材料，成本相對較低。這使得它在一些成本敏感的領(lǐng)域具有競爭力。
圖片來源：NIRON MAGNETICS
通用汽車與Stellantis布局無稀土永磁鐵，向Niron公司的氮化鐵磁體項(xiàng)目投入3300萬美元。包括特斯拉的CEO馬斯克宣布，特斯拉下一代永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)中完全不使用任何稀土材料。
6.碳纖維復(fù)合材料（CFRP）
碳纖維因其優(yōu)異的強(qiáng)度、剛性以及輕量化特性，在電機(jī)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。碳纖維不僅能夠顯著減輕電機(jī)的重量，還能夠提高其耐用性和抗疲勞性能，尤其在高性能電動(dòng)機(jī)中具有重要作用。
特斯拉和寶馬在電動(dòng)汽車的電機(jī)中應(yīng)用碳纖維材料，減少電機(jī)重量并提高動(dòng)力性能，延長車輛續(xù)航里程。
液晶聚合物（LCP）是一種具有高度定向結(jié)構(gòu)的高性能塑料，具有極高的耐熱性和強(qiáng)度，適用于電機(jī)中的絕緣材料、轉(zhuǎn)子和定子部件。LCP的耐高溫性能和電氣性能使其成為高效電機(jī)中的關(guān)鍵材料。
圖片來源：住友化學(xué)
住友LCP E4008 具有出色的耐熱性，其耐熱溫度可達(dá) 260 攝氏度，能夠在高溫環(huán)境下長時(shí)間保持穩(wěn)定的物理性能。LCP E4008 具有出色的耐熱性，其耐熱溫度可達(dá) 260 攝氏度，能夠在高溫環(huán)境下長時(shí)間保持穩(wěn)定的物理性能。
8.氮化硅
