中鋼成功開發電動車馬達用超能效自黏塗膜電磁鋼

馬達鐵芯由電磁鋼片堆疊而成(中鋼公司/提供)
馬達鐵芯由電磁鋼片堆疊而成(中鋼公司/提供)

中鋼(2002)早於2007年開始與知名電動車大廠合作,透過 EVI(Early Vendor involvement,早期供應廠參與)協同研發機制,開發供應客戶各車款馬達所需的高能效電磁鋼,近期更成功開發出低鐵損、高磁通、高強度的超能效自黏塗膜電磁鋼25CS1250FY產品,除了已通過車廠驗證及開始供料外,也有助中鋼拓銷及擴大精緻鋼品產量,穩固中鋼在全球電動車馬達用電磁鋼市場的領先群地位。

電動車具有節能減碳的環保優勢,全球各先進國家均訂有稅則獎勵與推動比例期程,鼓勵各大車廠積極投入開發,全球電動車銷售量截至去(2023)年為止已逾2,000萬輛,年成長率達28%,整體而言電動車已進入規模化快速發展階段,逐漸成為新世代汽車主流。

馬達廣泛應用於家電、電子、自動化及汽車等產業,在工業領域占有重要地位,其主要零件多為金屬製品,包含鐵芯、磁鐵、軸承及外殼等,其中,馬達鐵芯即由電磁鋼片堆疊而成。國內電磁鋼早期供應來源主要為日本鋼廠,中鋼歷經一連串冶金和製程研發後,1989年開始供應電磁鋼產品,並與下游客戶攜手研發及努力推廣,逐步擴大產能及提升品質,成功取代日料。

台灣去(2023)年整年用電量約2,330億度,其中超過一半用於各種不同用途的馬達,據統計顯示,如果馬達效率提升1%,全台一年約可省電13億度,依2022年經濟部能源署公布之電力排碳係數換算,約可減少65萬公噸CO2排放。中鋼所發展的高能效電磁鋼不僅提升馬達效率、減少電力消耗及縮小馬達體積及重量,依工業技術研究院生命週期方法學計算,應用於電動車馬達時,每噸薄頂規電磁鋼具有減碳1.86噸的外部減碳效益。此外,中鋼去年電磁鋼產量達到50.3萬噸,其中在電動車馬達用鋼市場的市占率將近20%,在全球鋼廠中居於領先群地位。

電動車馬達用電磁鋼不僅須具備高強度、低鐵損、高磁通與抗疲勞等特性,目前鋼材的主流厚度已由0.35mm減薄至0.25mm,中鋼不但均可量產供應,對於次世代的0.20mm甚至更薄的0.15mm也超前部署完成開發。惟隨著鋼材厚度薄化,過往採鉚接、銲接或點膠製程緊固成馬達鐵芯的做法僅讓堆疊鋼片彼此以點對點方式進行局部結合,使得馬達磁化及高轉速時易產生震動噪音,影響運轉效率。

中鋼參考電動車廠導入的先進「膠合式鐵芯」製造技術,成功開發出薄頂規自黏塗膜電磁鋼25CS1250FY產品,其採用中鋼技術團隊自主研發的自黏塗料,常溫下不具備黏性,下游業者在進行電磁鋼分條、衝疊片及加壓加熱作業後,自黏塗膜才會產生交鏈反應,成為穩固黏結的鐵芯。中鋼自黏塗膜電磁鋼25CS1250FY的強度較常規25CS1250HF產品提升20 MPa,所製作出的自黏鐵芯與鉚接鐵芯相較,不但具備強度提升50倍及鐵損降低20%之優越特性,還能協助電動車馬達降噪10 dB,同時擴大馬達高效率區域範圍由3%提高至18%。

中鋼薄頂規自黏塗膜電磁鋼25CS1250FY經客戶試用評估後均表滿意,目前除了通過電動車大廠驗證並開始供料外,並水平展開至無人機、燃料電池高轉速冷卻風扇等高端馬達市場。此外,有鑑於馬達業者在鐵芯自黏固化大多採行批次處理的半自動製程,中鋼近期也建置一套全自動連續自黏鐵芯量產設備,向客戶示範說明自黏鐵芯生產技術,幫助下游客戶穩定量產,達到達成客我雙贏目的。展望未來,中鋼將持續開發極低鐵損、超高磁通、超高強度的前瞻性超能效電磁鋼系列產品,並增加產能、降低成本及提高性價比,實現「中鋼與客戶價值共創」理念。

電動車驅動馬達(成大馬達中心/提供)
電動車驅動馬達(成大馬達中心/提供)

中鋼 減碳 電動車

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