有助於推全球電動車產業發展!中鋼成功開發電動車馬達用極薄板電磁鋼

電動車具有節能減碳之環保優勢,成為交通運輸減排二氧化碳的重要對策,在各國政策扶持下,世界各大車廠及新創車廠紛紛投入電動車研發與生產,根據統計資料,去(2023)年全球電動車銷量逾1,400萬輛,創下歷史新高,在全球汽車銷售占比也達到18%,國際能源總署(IEA)更預估今(2024)年電動車銷量將達1,700萬輛,且占比升至20%。

中鋼(2002)近期成功開發電動車馬達用的極薄板電磁鋼20CS1200FY產品,厚度僅有0.2mm,強度可達430MPa,與常規產品相較,厚度減薄20%,強度提升5%,鐵損亦降低約6%,並正式供應予國際知名車廠,每年訂單量上看4,500公噸,力助中鋼提高精緻鋼品銷量占比,朝精緻鋼廠目標邁進。

有別於燃油引擎做為傳統車輛的行駛動力,電動車以電能驅動馬達產生電磁感應的方式驅動車輪運轉,為了讓電動車能夠加速快且跑得遠,馬達需具備高扭力及低能量耗損等兩項特性,而其中的關鍵在於選用合適的電磁鋼衝壓製造馬達鐵芯。

由於電磁鋼厚度的減薄可提高馬達能源效率,使得電動車更加節能省電,中鋼不但已量產可供應厚度0.35mm至0.25mm的電磁鋼,近期更成功開發厚度僅0.2mm的極薄高強度低鐵損電磁鋼20CS1200FY產品,並順利通過客戶驗證及正式供料給國際知名車廠,一年訂單量上看4,500公噸。

電動車馬達主要由固定不動的「定子」及會旋轉的「轉子」所組成,定子及轉子所用的材料即為電磁鋼,並利用「異性相吸、同極相斥」的電磁感應原理驅使轉子快速轉動產生動能。

另外,永磁無刷馬達的轉子內部因埋設永久磁石以增強感應磁場,故具備體積小、重量輕、效率高的優勢,成為現今電動車馬達的主流類型,惟隨電磁鋼厚度減薄及馬達高轉速運轉下,轉子需承受巨大離心力,如鋼材未能具備高強度與抗疲勞特性,將導致磁橋區應力集中而引起材料損壞,進而影響馬達效能。

中鋼開發的電磁鋼20CS1200FY產品,不僅添加特定合金元素來強化鋼材強度,也藉由熱、冷軋與退火串製程的優化設計,妥善控制鋼材晶粒組織,方得同時達到永磁無刷馬達所需的薄厚度、低鐵損、高磁通及高強度之電磁鋼特性。

開發具高技術含量、高附加價值及高產業效益的精緻鋼品為中鋼十大經營發展策略之一,近期所開發的電磁鋼20CS1200FY產品屬於精緻鋼品項目中的超能效電磁鋼,該項產品也搭配中鋼自主研發的自黏塗料提供客戶評估試用,預計導入次世代電動車款。展望未來,隨著全球電動車需求與產量迅速增長,中鋼除持續優化製造工藝以降低成本及提升供應產能,亦投入開發性能更優異之領先型新產品,同時也將持續與國內外車廠、馬達電機廠進行EVI協同研發與產品認證,不僅拓展更多供料機會,也與實踐與客戶「共創價值」理念。

電動車馬達主要由固定不動的「定子」(圖左)及會旋轉的「轉子」(圖右)組成,定子及轉子為電磁鋼衝壓堆疊而成。(中鋼/提供)
電動車馬達主要由固定不動的「定子」(圖左)及會旋轉的「轉子」(圖右)組成,定子及轉子為電磁鋼衝壓堆疊而成。(中鋼/提供)

電動車驅動馬達外觀。(成功大學馬達中心提供)
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