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
,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,做必要的衡量。
在大三电和小三电系统中,能够正常的看到 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。
塑料材料种类非常之多,不一样的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,若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,苯具有不一样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,有些时候又被叫做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,不知大家是不是能够判断出上述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易发生。因此材料的脆性是在绝缘结构设计选型过程中要重点关注的参数。
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耐热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。但有一点必须要格外注意的是,没有一定不可以用的材料,只有不优秀的工程师。
站在这个方面,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,既有必要了解设计也有必要了解材料,这在极短的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。解决办法有很多,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非常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。
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