為提高電動(dòng)汽車性能與續(xù)航能力，大眾對(duì)電動(dòng)汽車的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)著重側(cè)重于電池技術(shù)。但將電池能量轉(zhuǎn)換為車輛推進(jìn)力的電動(dòng)機(jī)技術(shù)同樣至關(guān)重要?，F(xiàn)有技術(shù)是有部分廠家采用碳纖維加固的熱固性套筒包裹用于電動(dòng)汽車的永磁電動(dòng)機(jī)（PMM）轉(zhuǎn)子。此套筒使轉(zhuǎn)子組件在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)飛散。目前國外有報(bào)道宣稱，一個(gè)來自美國的特瑞堡密封系統(tǒng)公司熱塑性樹脂（PEEK）優(yōu)勢，采用創(chuàng)新性碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料（CFRTP）改進(jìn)此套筒設(shè)計(jì)。此優(yōu)化設(shè)計(jì)能大大提高電動(dòng)機(jī)效率，預(yù)計(jì)不久將投入生產(chǎn)。

CFRTP套筒：特瑞堡利用其自動(dòng)纖維放置（AFP）與原位固結(jié)技術(shù)，將碳纖維/熱塑性塑料復(fù)合材料直接纏繞到金屬結(jié)構(gòu)上。即使對(duì)于高轉(zhuǎn)速應(yīng)用，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行預(yù)張緊也可以使其保持在原位。圖片來源：特瑞堡密封系統(tǒng)

在電動(dòng)車市場，最近有幾款量產(chǎn)車選擇了PMM，而不是更常見的感應(yīng)電機(jī)。這些車型包括特斯拉Model 3和雪佛蘭Bolt和Volt。感應(yīng)電機(jī)的特點(diǎn)是成本相對(duì)較低，可靠性高，但永磁電機(jī)具有更高的功率密度和更輕的重量。永磁電機(jī)的價(jià)格是一個(gè)決定性的缺點(diǎn)，因?yàn)橛谰么盆F的成本很高，最常見的是由稀土金屬制成。因此，每一個(gè)提高這些電機(jī)效率的進(jìn)步都是建立其商業(yè)案例的關(guān)鍵。這就是為什么用于永磁電機(jī)的碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（CFRTP）套筒正在被認(rèn)真考慮用于電動(dòng)車市場的原因。

熱塑性復(fù)合材料套筒由連續(xù)纖維增強(qiáng)的預(yù)浸料制作而成，直接纏繞在PMM轉(zhuǎn)子上。該公司自動(dòng)纖維放置（AFP）與原位固結(jié)技術(shù)，能夠制造出適用于電動(dòng)汽車PMM和幾乎所有其他PMM應(yīng)用的套筒。尺寸從直徑不到2.5厘米一直到為商用單通道飛機(jī)推進(jìn)設(shè)計(jì)的原型電動(dòng)馬達(dá)的直徑33厘米的套筒等均有。

為滿足電動(dòng)車應(yīng)用的高性能要求，該套筒由碳纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮（PEEK）預(yù)浸帶制成。與其他材料和工藝相比，其熱塑性復(fù)合材料套筒的材料和工藝創(chuàng)造了有利的設(shè)計(jì)自由度。碳纖維/PEEK套筒的替代品包括上述的熱固性復(fù)合材料以及鋼制版本等。熱塑性基體的特性，包括其卓越的韌性和對(duì)磨損、疲勞和化學(xué)品的抵抗力，使其非常適合EV動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)所經(jīng)歷的惡劣條件。

壁薄是該CFRTP套筒設(shè)計(jì)和工藝的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢。轉(zhuǎn)子套筒增加了轉(zhuǎn)子磁鐵和定子之間的距離，這個(gè)間隙越大，電機(jī)的電磁功率和效率就越低。這意味著，理想的套筒要在盡可能薄的結(jié)構(gòu)中提供高強(qiáng)度。而此CFRTP套筒既比熱固性復(fù)合材料制造的套筒薄，又比用鋼制造套筒的單位厚度更堅(jiān)固。據(jù)稱用于電動(dòng)汽車電機(jī)的此CFRTP套筒有5到20層厚。

另一個(gè)重要性能特點(diǎn)是，與鋼材相比，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的導(dǎo)電性能要低得多。低導(dǎo)電性可減少對(duì)磁場的干擾。薄和低導(dǎo)電性的結(jié)合有助于碳纖維/PEEK套筒最大限度地提高PMM的功率密度。

此外，復(fù)合材料的高抗拉強(qiáng)度使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于任何粘合劑所能保持的速度。碳纖維的低熱膨脹系數(shù)（CTE）也是套筒和轉(zhuǎn)子之間牢固的機(jī)械結(jié)合的因素，它的重量也很輕，可以很好地處理快速加速和減速。

提高產(chǎn)量：AFP/ISC（自動(dòng)纖維放置/原位固結(jié)）技術(shù)可以適應(yīng)多個(gè)轉(zhuǎn)子的同時(shí)復(fù)卷。這里看到的一個(gè)長圓柱形部件，該機(jī)器將轉(zhuǎn)子首尾相連，并通過編程使轉(zhuǎn)子同時(shí)上鏈。圖片來源：特瑞堡密封解決系統(tǒng)

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