电机市场正在快速增长,预计到2032年将达到2581.7亿美元。电机设计需要平衡机械完整性、电磁性能和热管理三个关键方面。护套在电机中扮演重要角色,分为转子护套和定子护套,分别用于提升机械强度、热管理性能和电磁性能。
转子护套的应用场景包括表面永磁转子(SPM)电机和内置永磁体(IPM)电机。SPM电机中,护套用于固定表面磁体,提升高速运转的耐用性和稳定性;IPM电机中,护套增强转子结构强度,提升电磁效率。
定子护套的应用场景主要在需要高效冷却的应用中,通过构建冷却通道实现热管理,但需权衡热效率、机械效率和电磁效率。
现有电机护套材料解决方案包括金属、工程塑料、复合材料和陶瓷。复合材料,尤其是热固性复合材料,凭借其优异的性能组合已获得广泛应用。热塑性复合材料在热管理与电绝缘性能方面表现优异,正逐渐占据更大的市场份额。
热塑性塑料的优势包括:激光辅助带材缠绕(LATW)工艺可实现高效生产、成品复合材料性能优异,且规模化适配能力强;热塑性复合材料绕线技术可在室温下进行,简化制造流程;减薄的壁厚设计可降低材料成本;定制化设置与材料属性可满足不同应用需求;阻尼与尺寸稳定性优异;更严格的制造公差;环境可持续性。
通用设计考量因素包括纤维选择、聚合物/树脂选择、壁厚设计、装配工艺和纤维铺层方案。纤维选择需考虑强度、热膨胀系数和电磁干扰效应;聚合物/树脂选择需兼顾应用需求与成本限制;壁厚设计需考虑机械强度、热管理性能和电绝缘性能;装配工艺包括压配式、化学键合、收缩配合和直接绕组;纤维铺层方案需考虑径向和轴向受力。
生产与自动化的规模化适应能力方面,AFPT已实现薄壁热塑性护套的工业化量产,可适配大批量生产需求。转子护套工业生产需考虑张力大小,可选择不同等级的张力缠绕机头。
价值主张方面,Alformet、AFPT和艾思博共同为先进热塑性复合材料部件的设计与制造提供全面解决方案,涵盖制造能力、全流程工艺开发等方面,满足电力传动系统对轻量化高性能零部件日益增长的需求。