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欧普材料选型 特斯拉等新能源车电驱动系统中塑料零件材质选型和设计

时间:2023-12-17  |   来源:欧普
 

  ,工程塑料种类很多,即使同种类型的材料,不同厂家的材质也有较大差别;其次要充分了解考虑实际应用的工况,是需要的;当然为了更快速地迭代设计,也需要参考同类型零件设计,进行必要的衡量。

  在大三电和小三电系统中,可以看到 大量工程塑料的应用场景,如下图所示塑料类零件,在充电桩,电池及其高压接插件,电机控制器和电机等产品中应用。

  塑料材料种类繁多,不同材料公司都自己研发的品类,以某公司的塑料产品金字塔为例(不同公司,存在些许差异),多达50余种。 在电驱动系统中常见有5种:PA6、PA66、PPA、PPS和PBT。

  在没有专业的知识或做相关的功课,必然是一头雾水。那么在一头雾水的情况下,如果需要选择一个你认为耐老化性能最好的材料,你会选择哪一个?

  答案是第三个——PPS。PPS是聚醚类塑料,分子式给人的第一感觉就是刚的一塌糊涂,稳定的像个“龟壳”,这个“龟壳”就是苯,苯具有不同于饱和化合物的性质,不易加成、不易氧化、碳环异常稳定,这些性质总称为芳香性(非极性或弱极性)。

  PBT也有一个“龟壳”,那应该也很稳定?PBT学名聚对苯甲酸丁二醇酯,属于芳香族聚酯,也具有前面谈到的芳香性。

  如果说芳香性材料是“闷”的性格,稳重;那么尼龙就属于“开朗”的性格,兼容全面。

  那么,PPA属于什么类型呢?PPA比较特殊,有时候又被叫做PA6T。PPA是以间苯二甲酸、对苯二甲酸、己二酸和己二胺之间缩聚形成的聚合物的共混物,是一种半结晶性的半芳香尼龙。

  最常见的共混方式莫过于PA6T/66,既是芳香又是尼龙,所以PPA的综合性能非常优异,当然价格也不菲,毕竟是特种尼龙。

  结合前面的分析,不知大家是否可以判断出上述5种材料耐油性和老化性的优越呢?

  对于开裂的直观理解就是材料太脆(断裂延伸率小),在温度交变和大应力作用下容易发生。因此材料的脆性是在绝缘结构设计选型过程中需要重点关注的参数。

  前面谈到,尼龙的韧性天生优异芳香性材料,考虑到脆性失效,是不是不能用芳香性材料?

  但前面又谈到尼龙的热稳定性是天生不如芳香性材料,考虑到老化失效,是不是不能用尼龙了?

  选型和设计是一个相互的工作。但有一点需要注意的是,没有绝对不能用的材料,只有不优秀的工程师。

  站在这个角度,成为一个优秀的工程师是十分困难的。需要有丰富的行业经验,既需要了解设计也需要了解材料,这在短时间内估计是无法达到的,但这也应该是我们追求的目标。

  实际工作过程中,我们也遇到过韧性好的零件开裂,也遇到过韧性不好的零件开裂。解决方法有很多,比如增加厚度就是一个不错的选择,当然更换一个韧性更好的材料也是比较常用的快速解决方案。

  为方便大家在塑料零件设计过程中有充分的参考,特梳理了一些典型电驱动系统塑料零件应用情况,包括特斯拉,比亚迪,奔驰,电产和日产等电驱动应用。

  国高材分析测试中心可为您提供新能源汽车中电驱动零部件的力学性能、阻燃性能和加工性能检测,耐热耐老化耐有机溶剂等可靠性分析,以及相应零部件失效分析等分析测试服务。


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