راهکارهای آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی: مواد، طرح‌ها و استراتژی‌های OEM

راهکارهای آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی

مقدمه: چرا آب‌بندی‌ها در پیشرانه‌های خودروهای برقی اهمیت دارند؟

با افزایش پذیرش خودروهای برقی (EV)، قابل اعتمادمحلول‌های آب‌بندیبرای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی، این موارد برای عملکرد، ایمنی و طول عمر بسیار مهم هستند. سیستم انتقال قدرت، موتورهای الکتریکی، اینورترها، گیربکس‌ها و سیستم‌های مدیریت حرارتی را با هم ترکیب می‌کند - که همه آنها به آب‌بندی‌هایی نیاز دارند که در برابر گرما، سرعت‌های چرخشی بالا، آلاینده‌ها و روان‌کننده‌های تهاجمی مقاومت کنند. تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) و تأمین‌کنندگان Tier به دنبال راه‌حل‌های آب‌بندی سفارشی هستند که رتبه‌بندی‌های IP سختگیرانه و سازگاری مواد را برآورده کنند و Polypac حلقه‌های O، آب‌بندهای PTFE و قطعات لاستیکی مهندسی‌شده را برای رفع این نیازها ارائه می‌دهد.

چالش‌های آب‌بندی قوای محرکه خودروهای برقی و

مهندسان و تیم‌های تدارکاتی که به دنبال راهکارهای آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی هستند، معمولاً به دنبال راهنمایی‌های عملی و متمرکز بر کاربرد هستند: اینکه چه موادی را انتخاب کنند، شرایط سرویس مورد انتظار، شیوه‌های طراحی برای جلوگیری از نشتی و تأمین‌کنندگان قابل اعتماد برایمهر و موم های سفارشیچالش‌های کلیدی شامل چرخه حرارتی (محدوده‌های دمایی وسیع)، سرعت چرخش بالا و عدم هم‌ترازی شفت، ملاحظات تداخل الکترومغناطیسی (EMI) در نزدیکی اینورترها و کنترل آلودگی برای محافظت از یاتاقان‌ها و قطعات الکترونیکی است. راه‌حل‌های آب‌بندی سفارشی Polypac برای پیشرانه‌های خودروهای برقی برای رفع این نیازهای تجاری و فنی طراحی شده‌اند.

شرایط عملیاتی: چه آب‌بندهایی باید در خودروهای برقی تحمل کنند

راه‌حل‌های مؤثر آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی باید ترکیبی از دماهای بسیار بالا، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، سایش مکانیکی و نفوذ عوامل محیطی را تحمل کنند. محدوده‌ها و الزامات معمول عبارتند از: سرویس مداوم از تقریباً -40 درجه سانتیگراد تا +150 درجه سانتیگراد برای بسیاری از الاستومرها، قرار گرفتن کوتاه مدت در معرض دمای بالای 200 درجه سانتیگراد برای برخی از مواد PTFE یا پرفلوروالاستومر (FFKM)، سرعت چرخش تا 15000 تا 20000 دور در دقیقه در موتورهای الکتریکی جمع و جور، و محافظت در برابر IP67 یا IP69K برای شرایط شستشوی مرطوب و فشار بالا. انتخاب مواد و طراحی آب‌بند مناسب، هزینه‌های گارانتی را کاهش داده و قابلیت اطمینان سیستم انتقال قدرت را بهبود می‌بخشد - نگرانی‌های اصلی برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) که آب‌بندهای سفارشی تهیه می‌کنند.

انتخاب مواد: مقایسه مواد آب‌بندی رایج برای پیشرانه‌های خودروهای برقی

انتخاب ماده مناسب، کلید موفقیت در راه‌حل‌های آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی است. در زیر مقایسه‌ای مختصر از مواد آب‌بندی محبوب مورد استفاده در کاربردهای خودروهای برقی، با تمرکز بر محدوده دمایی، مقاومت شیمیایی و مناسب بودن برای آب‌بندی‌های OEM، ارائه شده است.

الگوهای طراحی: انواع آب‌بند برای کاربردهای سیستم انتقال قدرت خودروهای برقی

راهکارهای آب‌بندی رایج برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی شامل موارد زیر است:آب‌بندهای شفت شعاعی، آب‌بندهای لبه‌ای، حلقه‌های O، آب‌بندهای سطحی و حلقه‌های PTFE قالب‌گیری شده سفارشی. آب‌بندهای شعاعی شفت و آب‌بندهای حلقه‌ای پر شده با PTFE اغلب در رابط‌های شفت چرخان در محورهای الکترونیکی و موتورهای الکترونیکی استفاده می‌شوند. آب‌بندها و واشرهای استاتیک - که معمولاً از FKM، FFKM یا EPDM قالب‌گیری می‌شوند - از محفظه‌ها و جعبه دنده‌های اینورتر محافظت می‌کنند. برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) که به دنبال گزینه‌های با طول عمر بالا و اصطکاک کم هستند، آب‌بندهای مبتنی بر PTFE و یاتاقان‌های پر شده با PTFE پیشرفته، افزایش قابل توجه راندمان را در اجزای پرسرعت فراهم می‌کنند.

سازگاری با روان‌کننده‌ها و خنک‌کننده‌ها

محلول‌های آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی باید با روان‌کننده‌های مدرن (روغن‌های دنده و گریس‌ها) و مواد شیمیایی خنک‌کننده مورد استفاده برای مدیریت حرارتی باتری و خنک‌کننده اینورتر سازگار باشند. در انتخاب مواد باید بسته‌های افزودنی، استرها (در روان‌کننده‌های مصنوعی) و خنک‌کننده‌های مبتنی بر گلیکول در نظر گرفته شوند. تخصص Polypac در توسعه مواد آب‌بندی سفارشی تضمین می‌کند که حلقه‌های O و حلقه‌های لاستیکی سفارشی از نظر سازگاری شیمیایی تأیید می‌شوند تا از تورم، سخت شدن یا نشت در شرایط سرویس جلوگیری شود.

آزمایش، استانداردها و صلاحیت

رعایت استانداردهای صنعتی، معیار خرید برای تیم‌های تدارکاتی است که راه‌حل‌های آب‌بندی برای پیشرانه‌های خودروهای الکتریکی را ارزیابی می‌کنند. اقدامات معمول آزمایش و احراز صلاحیت شامل آزمایش‌های محافظت در برابر نفوذ IP67/IP69K برای محیط‌های مرطوب، چرخه حرارتی، آزمایش دینامیکی با سرعت بالا برای آب‌بندهای شفت و آزمایش تمیزی/ذرات برای قطعات نزدیک مجموعه‌های الکترونیکی (طبق شیوه‌های تمیزی به سبک ISO 16232) است. Polypac از تجهیزات پیشرفته تولید و آزمایش برای تأیید عملکرد آب‌بند در شرایط سرویس شبیه‌سازی شده استفاده می‌کند و به تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) کمک می‌کند تا خرابی‌های میدانی را کاهش دهند.

تولید و سفارشی‌سازی: قابلیت‌های Polypac

پلی‌پک یک موسسه علمی و فنی است.مهر و موم هیدرولیکتولیدکننده و تأمین‌کننده‌ی آب‌بند روغنی با بیش از 10،000 متر مربع فضای تأسیسات و 8000 متر مربع مساحت کارخانه. از سال 2008، Polypac آب‌بندهای PTFE پر شده (برنز، کربن، گرافیت، MoS₂ و شیشه‌ای) تولید کرده و تولید خود را به الاستومرهایی از جمله NBR، FKM، سیلیکون، EPDM و FFKM گسترش داده است. Polypac حلقه‌های O، حلقه‌های لاستیکی و ... سفارشی ارائه می‌دهد.اجزای PTFEبرای آب‌بندی‌های OEM برای کاربردهای سیستم انتقال قدرت خودروهای برقی، با پشتیبانی آزمایش‌های پیشرفته و مشارکت با دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی.

طراحی برای قابلیت تولید و بهینه‌سازی هزینه

شرکت Polypac به مهندسان کمک می‌کند تا با اجرای شیوه‌های طراحی برای تولید (DFM) هزینه هر واحد را کاهش داده و در عین حال به اهداف عملکردی دست یابند. انتخاب PTFE پر شده برای آب‌بندهای دینامیکی کم اصطکاک یا یک ترکیب FKM سفارشی برای محفظه‌های اینورتر می‌تواند عمر مفید را افزایش داده و هزینه‌های نگهداری را کاهش دهد - که محرک‌های کلیدی خرید برای تولیدکنندگان خودروهای برقی هستند. برای تیراژهای تولید بالا، تلرانس‌های قالب‌گیری، اصلاح مواد و بازرسی خودکار، تنوع و هزینه کلی تدارکات را برای تأمین‌کنندگان Tier-1 کاهش می‌دهد.

کاربردهای موردی: جایی که درزگیرها بیشترین ارزش را در خودروهای برقی ارائه می‌دهند

راهکارهای آب‌بندی برای سیستم انتقال قدرت خودروهای الکتریکی، بالاترین بازگشت سرمایه را در موارد زیر نشان می‌دهند: رابط‌های شفت موتور الکتریکی (کاهش نشت روان‌کننده و آلودگی یاتاقان)، محفظه‌های اینورتر و قطعات الکترونیکی قدرت (محافظت از قطعات الکترونیکی در برابر رطوبت و ورود ذرات)، جعبه دنده‌های اکسل الکتریکی (حفظ روان‌کننده‌ها و جلوگیری از ورود ذرات) و سیستم‌های مدیریت حرارتی (آب‌بندی‌های خنک‌کننده). راهکارهای آب‌بندی سفارشی Polypac برای فشار، دما و الزامات شیمیایی منحصر به فرد هر منطقه طراحی شده‌اند.

نقشه راه پیاده‌سازی برای تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) و تأمین‌کنندگان رده

برای تیم‌های تدارکات و طراحی که راه‌حل‌های آب‌بندی برای پیشرانه‌های خودروهای الکتریکی را ارزیابی می‌کنند، یک نقشه راه عملی را دنبال کنید: ۱) محدوده‌های عملیاتی (دما، دور در دقیقه، مواد شیمیایی) را برای هر نقطه آب‌بندی تعریف کنید؛ ۲) مواد کاندید را انتخاب کنید (به جدول مقایسه مواد بالا مراجعه کنید)؛ ۳) نمونه اولیه را تهیه کنید و آب‌بندها را تحت آزمایش‌های دینامیکی و چرخه حرارتی قرار دهید؛ ۴) استانداردهای IP و تمیزی را اعتبارسنجی کنید؛ ۵) با کنترل‌های کیفیت Polypac به تولید آزمایشی بروید و به تولید کامل برسید. این رویکرد تأخیرها را به حداقل می‌رساند و آب‌بندهای OEM قابل اعتمادی را برای پیشرانه‌های EV تضمین می‌کند.

نتیجه‌گیری: انتخاب شریک مناسب برای درزگیرهای خودروهای برقی

راهکارهای آب‌بندی قابل اعتماد برای پیشرانه‌های خودروهای الکتریکی، مواد مناسب، طراحی مستحکم و قابلیت تولید اثبات‌شده را با هم ترکیب می‌کنند. تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) و تأمین‌کنندگان رده بالا به شرکایی نیاز دارند که نیازهای خاص خودروهای الکتریکی - تنش حرارتی، دینامیک سرعت بالا و سازگاری شیمیایی - را درک کنند. سابقه Polypac در توسعه PTFE پرشده، سبد گسترده الاستومر و همکاری‌های تحقیق و توسعه، آن را به انتخابی کاربردی برای راهکارهای آب‌بندی سفارشی، از حلقه‌های O گرفته تا حلقه‌های PTFE پیشرفته، تبدیل کرده و به مشتریان کمک می‌کند تا به آب‌بندی‌های بادوام، مقرون‌به‌صرفه و تأییدشده برای پیشرانه‌های خودروهای الکتریکی دست یابند.

سوالات متداول

س: چه موادی برای آب‌بندی شفت موتورهای الکتریکی پرسرعت مناسب‌تر است؟

الف) PTFE پر شده (پر شده با برنز یا کربن) و FKM با ترکیبات ویژه، انتخاب‌های رایجی هستند. PTFE پر شده، اصطکاک و مقاومت سایشی پایینی را برای دور موتور بالا فراهم می‌کند. FKM زمانی انتخاب می‌شود که دماهای بالاتر یا قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی وجود داشته باشد. انتخاب مواد باید با آزمایش دینامیکی در دور موتور و دمای مورد انتظار، اعتبارسنجی شود.

س: آیا آب‌بندهای سیستم انتقال قدرت خودروهای برقی نیاز به آزمایش‌های متفاوتی نسبت به آب‌بندهای خودروهای احتراق داخلی دارند؟

بله. درزگیرهای خودروهای برقی اغلب نیاز به آزمایش دینامیکی طولانی مدت با سرعت بالا، تأیید ذرات پاک‌کننده در نزدیکی قطعات الکترونیکی برق و بررسی سازگاری با خنک‌کننده‌های مبتنی بر گلیکول و ترکیبات گلدان اینورتر دارند. حفاظت در برابر نفوذ (IP6x/9K) و چرخه حرارتی همچنان آزمایش‌های حیاتی هستند.

س: Polypac چگونه از سفارشی‌سازی برای آب‌بندهای خودروهای برقی پشتیبانی می‌کند؟

الف) شرکت Polypac نمونه‌سازی سریع، ترکیب سفارشی و آزمایش پیشرفته را ارائه می‌دهد. با داشتن یک منطقه ساخت بزرگ و تجربه در PTFE پر شده و الاستومرهای چندگانه، Polypac با تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) همکاری می‌کند تا حلقه‌های O و آب‌بندهای PTFE را متناسب با نیازهای حرارتی، شیمیایی و مکانیکی خاص تنظیم کند.

س: آیا آب‌بندی‌ها می‌توانند تلفات توان را در پیشرانه‌های خودروهای برقی کاهش دهند؟

بله. مواد کم اصطکاک مانند PTFE پر شده و هندسه‌های بهینه آب‌بند، نیروی مقاومت مکانیکی را در دور موتور بالا کاهش می‌دهند و راندمان کلی سیستم انتقال قدرت را بهبود می‌بخشند. طراحی مناسب آب‌بند، کنترل نشتی و حداقل اصطکاک را متعادل می‌کند تا به بهبود برد موتور کمک کند.

س: برای محفظه‌های اینورتر و محورهای الکترونیکی باید چه رتبه‌بندی IP را در نظر بگیرم؟

الف) بسیاری از تولیدکنندگان تجهیزات اصلی (OEM) بسته به شرایط شستشوی مورد انتظار و خطر ورود، IP67 یا IP69K را هدف قرار می‌دهند. IP69K معمولاً برای شستشوی فشار بالا و دمای بالا مشخص می‌شود؛ IP67 معمولاً برای محافظت در برابر غوطه‌وری مناسب است. انتخاب نهایی به نوع استفاده از وسیله نقلیه بستگی دارد.

منابع و مآخذ

• آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) - تحلیل‌ها و روندهای بازار جهانی خودروهای برقی (انتشارات چشم‌انداز جهانی خودروهای برقی).
• مک‌کینزی و شرکا - گزارش‌هایی در مورد قوای محرکه خودروهای برقی و روندهای اکسل برقی.
• SAE International - مقالات فنی در مورد طراحی موتور الکتریکی و شیوه‌های آب‌بندی.
• استانداردهای ISO و IEC در مورد IP (IP67/IP69K) و تمیزی قطعات (راهنمای ISO 16232).
• برگه‌های اطلاعات فنی تولیدکنندگان مواد برای محدوده‌های خواص NBR، FKM، EPDM، سیلیکون، FFKM و PTFE.
• بیانیه‌های محصول و قابلیت‌های شرکت Polypac (تاریخچه تولید و توسعه مواد شرکت).