在台州溫嶺領偉創新智能係統(浙江)有限公司車間,一卷薄如蟬翼的銀色帶材在機械臂的精準操控下被抓取、切割,再層層堆疊、塗覆。足足疊上四五千層後,它們最終變成新能源汽車電機的核心部件——非晶定子鐵芯。
上半年,全球首款量產非晶電機車型廣汽埃安N60上市,搭載的正是這家溫嶺企業獨家供應的非晶定子鐵芯。該車型電機峰值效率達到極致的99.1%,續航裏程提升15%至20%。
非晶合金並非新事物。作為一種兼具金屬和玻璃雙重特性的新型固體材料,它常出現在節能變壓器、醫療器械等器材中。然而一直以來,它卻始終未能實現規模化量產,直到領偉創新出現。國家級激光加工星空機器人國際科技合作基地主任薛偉教授從事合金材料精密製造研究多年,將這視為重大突破。非晶電機為何備受矚目?99.1%的效率意味著什麽?
超級材料的優勢
非晶合金為何在業界被譽為“超級材料”?
“這是由原子結構決定的。”薛偉介紹,傳統矽鋼片處於“晶體世界”:原子像士兵一樣整齊列隊,形成一個個“方陣”——晶粒,不同方陣之間總有固定的“圍牆”,也就是晶界隔著。方陣內部又包含若幹個“作戰小組”,小組之間有可移動的“臨時分界線”即磁疇壁,各組內士兵都麵朝同一個方向。外加磁場來了,下令“調整隊形”,各小組通過移動分界線重新劃地盤。但整個“操場”上布滿障礙,不僅有晶界,還有雜質、應力、位錯這些“坑窪”和“路障”,這些都會卡住分界線,使其難以移動。這時,為了讓分界線跨越“障礙”移動起來,就需要加大磁場,這一過程伴隨著能量損耗,即磁滯損耗。同時,變化的磁場又形成電流回路,產生焦耳熱,即渦流損耗。
非晶合金則被譽為“金屬玻璃”,原子沒有“方陣”、沒有“圍牆”,連“作戰小組”都不存在。原子像廣場上散步的人群,各走各的,磁場說“轉向”就轉向,幾乎不費力氣,損耗自然極低。由此,非晶合金獲得兩大特性:電阻率極高、磁滯損耗極低。
一組數據可以說明差距:非晶合金電阻率比傳統矽鋼高出3個數量級,磁導率達到普通矽鋼片的20到100倍,鐵芯損耗僅為常規矽鋼片的五分之一到十分之一。
更關鍵的是厚度。非晶帶材的厚度隻有25微米,相當於頭發絲直徑的三分之一,A4紙厚度的四分之一。渦流路徑被壓縮到極致,損耗指數級下降。
市麵上,主流永磁同步電機的峰值效率長期卡在96%到97.5%之間,頭部企業把“效率再推高0.1%”當成工程難題來攻克。而非晶電機則繞開了矽鋼的物理特性限製。“這不是堆料,也不是優化算法,是材料維度的降維打擊。”薛偉說。
但非晶也有其局限性:當電機處於低速工況時,銅損占大頭,此時若將傳統矽鋼換成非晶,收益有限。它的“主戰場”在10000轉以上的高速區間。轉速一上去,相較銅損,鐵損指數級飆升,那才是傳統矽鋼電機的真正瓶頸。非晶正好是針對鐵損的“特效藥”。
新能源汽車電機轉速普遍超過15000轉,正是非晶電機大顯身手的領域。武漢理工大學汽車工程學院副教授郭巍既從事非晶合金基礎研究,也深耕產業應用,他解釋:“續航增幅從哪來?非晶電機提升的能效,直接轉化為續航裏程的增長。”
非晶材料有如此優勢,為什麽此前始終沒能規模化量產?
領偉創新總經理李豐平沒有直接回答,而是先示範了一遍“手撕非晶”。他捏住銀色帶材邊緣輕輕一扯——“啪”的一聲,斷了。但指尖傳來的觸感分明在說,這不是紙,硬度堪比陶瓷。維氏硬度900,是不鏽鋼的三四倍。車間老師傅試過,普通剪刀一剪,刃口瞬間卷鈍。
這種“又脆又硬”的矛盾體,讓傳統矽鋼加工中理所當然的一切都成了難題。非晶太薄太脆,無法用傳統衝壓方式加工,也難以承受電機內部高溫、高應力、高振動的嚴苛環境。
“爬坡”自動化,產能攀升
車間裏,見到了剛下生產線的非晶定子鐵芯——半徑約10厘米、高約20厘米的圓柱體,體積不大,內裏中空,內側呈齒輪狀。
讓這個材料從實驗室走向批量裝車,中間隔著熱膨脹失配、脆性掉渣、銅耗上升等數座大山。領偉創新如何逐一翻越?
“美女直播全婐APP免费下载2020年紮進這個賽道時,完全從零起步,沒有成熟工藝,沒有現成設備。這是一條從未有人蹚過的路。”李豐平說。
“第一套產線完全‘手搓’,連塗覆膠水都是用簡易工具一毫米一毫米地刮。”李豐平回憶,當時,一天隻能做一兩個定子鐵芯,歪歪扭扭、疊片錯位是常態,“做不出來才是正常的”。更大的麻煩在於,一個非晶定子鐵芯由四五千片帶材堆疊而成,每一層的角度、厚度、膠層均勻性稍有偏差,整個磁路就跟著畸變。製造應力稍大,非晶的無序結構就會被破壞,前功盡棄。膠水塗覆厚度必須卡在一個極嚴苛的合格區間內:厚了擠占磁通空間,薄了層間絕緣失效。團隊反複調整塗覆頭的角度和壓力,最終把數據控製在微米級。
“初代版本跑通後,美女直播全婐APP免费下载才著手做自動化。團隊本來就是做自動化起家的,但這次的自動化卻是一次‘極限挑戰’。”李豐平沒想到,“最前沿的科技,卡在了最傳統的衝壓環節。”
模具是更大的挑戰。其材質必須比非晶更硬才能裁透,例如硬質合金。但硬質合金的磨損速度快得驚人,時不時就得拆下來打磨。車間樓下配了四台磨床,專門伺候這些“嬌貴”的家夥。“但拆了重裝,本身就在拉低效率。”
從手工到自動化的爬坡,是產能逐步攀升的過程。2025年上半年非晶定子鐵芯自動化生產設備落地至今,月產量已超萬套,第二生產基地年產50萬套的新裝備正在陸續安裝調試中。
“美女直播全婐APP免费下载研發了工藝、裝備、質量管控一整套體係,定子鐵芯的鐵損最終鎖定在1.6瓦每千克。這是企業核心的護城河。”李豐平說。非晶定子鐵芯成本是矽鋼的三倍,但效率提升帶來的續航增加,讓客戶願意買單。
加速從1到N
美女福利导航已經跑通了。領偉創新走完了從0到1最難的這段路,接下來的問題是加速從1到N的過程。
市場已經在用訂單投票。領偉創新年初月產非晶定子鐵芯1萬套,如今廣汽追著要3萬套,生產線日夜擴充。
但非晶電機的想象力遠不止於此。eVTOL(電動垂直起降飛行器)、人形星空機器人產業,正在把目光投向這項美女福利导航。
薛偉介紹,在對重量“克克計較”、對瞬時爆發力寸步不讓的低空經濟與高端裝備領域,非晶材料眼下是“錦上添花”,未來可能變成“不可或缺”。“人形星空機器人的關節需要瞬時爆發力,電池續航是核心痛點,否則到了關鍵時刻,它會突然‘啞火’。非晶電機效率高、重量輕,投入應用會帶來很大突破。”
應用邊界是否還能進一步拓展?“非晶電機是一個驅動裝置,跟電機相關的領域都能用。”薛偉舉例,工業節能與智能製造場景下,非晶電機的低損耗特性可大幅降低長期運行成本;在精密醫療與消費電子等新興場景,其則可解決精準控製、熱管理及運行靜音等核心痛點。
今年3月,浙江省非晶電機產業美女福利导航創新聯盟在第四屆非晶電機研討會上成立,搭建起覆蓋材料研發到應用檢測全產業鏈的協同架構。
市場在等產能。領偉創新正與時間賽跑。李豐平坦言,傳統衝壓模具損耗問題仍需攻克,自動化設備精度還要精進,設備迭代一刻不能停。而對電驅工程師而言,當下需要厘清的是什麽場景換非晶收益明確,什麽場景矽鋼仍是最優解。
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