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国家标准编制说明
1任务来源
近十五年来,以电驱动为特征的新能源汽车,作为汽车产业开展和赶超的国家战略,在科研、产业规划和标准战略等各层面,国家从零部件到整车整个产业链给予充分支持,各个相关技术环节均列为国家的开展战略予以扶持,期望以电驱动技术实现我国汽车产业的技术超越。在标准领域,国家对电动汽车也予以重点关注,构建了整车和零部件的标准体系,有力促进了国内新能源汽车产业的共性技术共享,提升了国内电动汽车产业的竞争优势。
随着电动汽车产业进入精细化设计生产阶段,为应对国际化的产业竞争,对电动汽车汽车用电工钢汽车板〔简称高效电工钢带〕提出了温度等专项要求,国内外有影响力的钢铁企业均提出了各自的高效电工钢带规格参数型谱和技术标准,客观上形成了具备其自身技术特征的高效电工钢带的企业标准体系,逐渐形成技术优势,对我国相关产品形成技术压制。为了在国家竞争中夺回技术引导权,发挥我国的体制优势,制定高效电工钢带标准已是势在必行。通过高效电工钢带标准的制定,将对国内产业起到一定的整合、标准、引导作用,形成国家层面的整体技术和规模优势,堆积国内高效电工钢带产业优势;对国外同类产品形成一定的技术壁垒,使市场向中国企业有利的方向开展。
作为国家电动汽车技术体系的深化,科技部设立国家高技术开展方案〔863〕?电机系统关键共性技术与评价体系研究?与?电动汽车整车、零部件、根底设施测试评价及标准技术?两个技术研究课题,将高效电工钢带标准的研究、制定,确立为核心技术内容之一,期望据此建立高效电工钢带的技术标准体系,形成检测技术研究、标准制定和公共效劳平台建立三位一体的社会公共效劳体系。
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电动汽车用电机驱动系统不同于普通的风机、水泵等在工频条件、稳定工作根底上应用。具备以下根本使用特征:
工作频率明显不同于工频使用的工业电机,频率波动范围大〔可以从低频延伸到400-1000Hz〕,
受到车辆空间限制和使用环境的约束,汽车要求电机驱动系统有更高功率密度,更宽的耐受环境温度范围(冷却液入口温度>105℃),
叠片组件能经受高强度的机械振动和上下温交变冲击等。
和目前的标准体系兼容性少,必须将基于使用特征定义的产品技术要求通过标准进行明确定义,通过制定专门的高效电工钢带标准进行细分,确保产品规格的稳定性和互换性。
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为了满足汽车产业对高效电工钢带的技术要求,国内钢铁业生产高效电工钢带的主流企业-宝钢和武钢,均对该类产品进行专门的技术开发,形成相近的产品规格型谱和技术要求,并经电动汽车行业的试用验证,获得广泛接受。
在科技部863工程的协调下,国内主流高效电工钢带生产企业希望通过标准制定,确立产品的标准规格,摆脱目前产品技术规格根据合同
“一单一定〞的纷乱局面,提高产品生产效率,强化国内产品的竞争优势。
汽车行业的应用背景良好。作为制造电机铁芯的材料,高效电工钢带是使用最普遍的,是车用电机高效、高功率密度的保障,其本钱占到了电机本体本钱的20%左右。
高效电工钢带标准在国内高效电工钢带生产取得成功经验和电动汽车用电机驱动系统研发经验同步推进下,可大幅提高成功几率。
钢铁行业的前期已作了准备工作。我国的钢铁企业从2007年起开展了高效电工钢带带研发,通过和电动汽车驱动电机产业的技术协调,高效电工钢带产品的技术体系逐步稳定,温度、磁感等技术指标体系已经能够满足车用电机的使用要求;我国车用驱动电机系统已在近期采用国产的高效电工钢带替代进口,为电动汽车电工钢生产取得成功经验。
上海电驱动等国内车用驱动电机主流企业已经完成试验定型的电动汽车用电机驱动系统开始换用宝钢、武钢专门研发高效电工钢带产品,并成功用于国内一汽、东风、上汽等主流汽车企业,配用伊顿的变速系统,成功用于国内主要的混合动力大客车,在国家部委的验收和评价中获得广泛肯定。可以认为,我国的高效电工钢带产品在技术上已经获得国内主流用户的肯定和接受,钢铁企业在产品开发和技术规格确实立方面已取得成功经验,已经具备了制定高效电工钢带标准的技术根底和产业根底。
2工作简况
作为联合申报国家863工作方案的前期工作准备,结合目前生产高效电工钢带的经验,相关企业进行了技术沟通和广泛调研;在此拟制定高效电工钢带标准期间主要开展了以下工作:
收集、翻译、分析比照国际相关标准;
整理分析国内电动汽车驱动电机用电工钢相关资料;
根据国内生产情况及实物质量、国际标准以及我国电工钢标准体系确定电工钢各厚度规格级差及牌号;
对每一规格各牌号的参数值进行实验室试验验证;
确立起草高效电工钢带标准的必要性,草拟标准文本的初稿。
3编制原那么
〔1〕根据国家“节能、节材〞的精神,填补电动汽车电工钢标准国内空白,纳标电动汽车用高效无取向电工钢;汽车发动和加速时高转矩化:硅钢磁感高;高转速对应高频率下运行的高效化:硅钢高频下铁损低;车内空间狭小要求电机小型轻量化:硅钢高频下铁损低磁感高。武钢开发了WGP系列产品,产品实物质量已到达国际先进水平。
〔2〕根据国内实际生产冷轧电动汽车用无取向电工钢的情况和电工钢标准体系,采标要求,本标准综合参考采用“GB/T2521-2021冷轧晶粒取向、无取向电工钢带〔片〕〞国家标准要求采用的相关检测检验方法进行起草。
〔3〕为与国际先进标准接轨,本标准编写格式采用IEC标准的编写格式编写。
〔4〕为了满足电动汽车驱动电机小型化、微型化开展趋势,满足下游汽车生产厂家的受众面,、、、。当前电动汽车用冷轧无取向电工钢主要由武钢、宝钢等单位生产,2021年估计年产量将到达1万吨需求量〔如果结合工信部正在拟定的“短途纯电动乘用车〞推进方案,产量将几何级数增加〕。这些电工钢产品主要用于高磁感、高机械强度、耐高温等恶劣环境使用的电动汽车驱动电机铁芯。
4标准制订内容说明
根据电动汽车的使用特征,参照国家标准等尺寸公差的根底上,提高了尺寸公差要求,增加了对机械性能等技术参数的规定;基于国家“节能、节材〞的精神,高效电工钢带标准拟采用高效无取向电工硅钢,根本依据是:
汽车发动和加速时高转矩化:硅钢磁感高;
高转速对应高频率下运行的高效化:硅钢高频下铁损低;
车内空间狭小要求电机小型轻量化:硅钢高频下铁损低磁感高;
目前国内主流生产企业宝钢、武钢开发的系列产品,产品实物质量已到达国际先进水平。
为了保持目前国内主流的电工钢的检测体系延续性,降低采标本钱,拟根据国内实际生产冷轧电动汽车用无取向电工钢的情况和电工钢标准体系,本标准综合参考采用“GB/T2521-2021冷轧晶粒取向、无取向电工钢带〔片〕〞国家标准要求,采用的相关检测检验方法进行起草;
为了满足电动汽车驱动电机小型化、微型化开展趋势,满足下游汽车生产厂家的受众面,、、、、。
众所周知,电工钢的铁损主要由涡流损耗和磁滞损耗所组成,而涡流损耗与材料的厚度成正比,磁滞损耗与材料的厚度成反比,电动汽车厂家为了减少涡流损耗,提高驱动电机的性能都大量采用薄规格电工钢片,、、、、。随着板厚的减薄,,因此,车用驱动电机应选择薄规格无取向硅钢。随着频率的升高,铁损大幅提高,而车用驱动电机运行在高频率下,所以需要选用在高频下铁损低的硅钢。
标准名称
标准名称为“电动汽车驱动电机用电工钢〔片〕〞,强调了材料本身的特性,强调的是钢板的用途。
范围的格式采用了GB/-2000的格式。其它根本未变。
根据GB/-2001采用国际标准的规那么,引用了与国际标准有对应关系的国家标准8个。在标准性引用文件中增加引用了GB/T247“钢板和钢带检验、包装、标志及质量证明书的一般规定〞标准。
根据调研结果,GB/T3655-2021及IEC60604确立的以及以下术语和定义适用于本标准。
钢的牌号采用我国电工钢的牌号命名方法,特征字符:“D〞为电动汽车用无取向硅钢,“G〞为高磁感;特征字符前边的数字为材料公称厚度的100倍,以mm表示。特征字符后边的数字为材料铁损的100倍,以W/㎏表示。如:
、比总损耗P10/。
一般要求按GB/T2521中一般要求相应条件执行。
电工钢的损耗随材料的厚度增加而增加,电动车电工钢为了降低其损耗都采用损耗较低的薄规格电工钢。强调了150℃时的最大比总损耗和最小磁极化强度峰值。
材料的公差带、同板差、横向厚度差、宽度允许差等规定严于IEC60404-8-7和IEC60404-8-4标准的规定。厚度测试的离边距离严于采用IEC标准的规定,采用15mm。厚度允许差、同板差、横向厚度差都有较大幅度的降低,~。
、平直度、剩余曲率和毛刺高度
为了完善本标准并与国际标准接轨,这次修订标准增加了剩余曲率的规定及其这些参数的检验的规定。刀弯、平直度、剩余曲率和毛刺高度的规定与IEC标准等同。由于国内没有与IEC60404-9对应的电工钢几何特性的检验方法标准,因此,把刀弯、平直度、剩余曲率和毛刺高度的检验方法示意图纳入到本标准的附录中,以便对这些参数进行测试。
密度设定、叠装系数、内应力的规定均采用IEC标准的规定。
除了弯曲次数,特别增加了150℃时的屈服强度要求。
规定了产品检测为为型式试验和生产一致性检验及检验频次要求。对于试样选择、试样制备、测试方法、复验做了规定。
、标志和质量证明书
要求符合GB/T247规定。
一般我国标准没有异议和订货资料两章,IEC标准章节有此要求,现异议的表述较IEC标准有所简化。
5作为强制性国家标准或推荐性国家标准的建议
本标准建议作为推荐性国家标准。
?电动汽车驱动电机用冷轧无取向电工钢带(片)?编制小组
2021年11月12日