خودروهای برقی برای حرکت به موتور الکتریکی متکی هستند و عملکرد این موتور تا حد زیادی به مواد مورد استفاده در هسته آن بستگی دارد. یکی از مهمترین این مواد، فولاد الکتریکی یا فولاد سیلیسیمدار است. این فولاد به دلیل نفوذپذیری مغناطیسی مناسب و تلفات هسته پایین، امکان ساخت موتورهایی با راندمان بالاتر را فراهم میکند.
فولاد الکتریکی چیست؟
فولاد الکتریکی نوعی آلیاژ پایهآهن است که با کنترل ترکیب شیمیایی و فرآیند تولید، برای داشتن خواص مغناطیسی مشخص تولید میشود. وجود سیلیسیم در این فولاد باعث افزایش مقاومت الکتریکی و کاهش بخشی از تلفات ناشی از جریانهای گردابی میشود.
این ویژگیها باعث شده فولاد الکتریکی در ساخت موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها کاربرد گستردهای داشته باشد.
فولاد الکتریکی چه نقشی در موتور خودرو دارد؟
در موتور خودروهای برقی، بخشهای استاتور و روتور از اجزای اصلی هستند. هسته این بخشها معمولاً از لایههای نازک فولاد الکتریکی ساخته میشود.
این ورقها در کنار یکدیگر قرار میگیرند تا مسیر مناسبی برای شار مغناطیسی ایجاد کنند. کیفیت فولاد الکتریکی مستقیماً بر تلفات هسته، راندمان موتور و عملکرد سیستم محرکه تأثیر میگذارد.
چرا کاهش تلفات هسته اهمیت دارد؟
هنگام کار موتور، میدان مغناطیسی بهطور مداوم تغییر میکند. این تغییرات باعث ایجاد تلفات مغناطیسی در هسته میشود که بخشی از انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکند.
هرچه تلفات هسته کمتر باشد، انرژی کمتری در موتور تلف شده و بخش بیشتری از انرژی باتری برای حرکت خودرو استفاده میشود. این موضوع میتواند به افزایش راندمان موتور و در شرایط مشابه، به بهبود برد خودرو کمک کند.
فولاد الکتریکی چگونه به افزایش برد خودرو کمک میکند؟
باتری خودرو ظرفیت محدودی دارد؛ بنابراین کاهش تلفات در هر بخش از سیستم محرکه اهمیت پیدا میکند.
استفاده از فولاد الکتریکی با تلفات پایین میتواند:
- راندمان موتور را افزایش دهد.
- اتلاف انرژی به شکل گرما را کاهش دهد.
- به کنترل دمای موتور کمک کند.
- امکان طراحی موتورهای پربازدهتر را فراهم کند.
- در شرایط مناسب به افزایش برد خودرو کمک کند.
البته برد نهایی خودرو تنها به فولاد موتور وابسته نیست و عواملی مانند ظرفیت باتری، وزن خودرو، آیرودینامیک، تایرها و سیستم مدیریت انرژی نیز نقش دارند.
انواع فولاد الکتریکی کداماند؟
فولادهای الکتریکی را بهطور کلی میتوان به دو گروه اصلی تقسیم کرد:
فولاد الکتریکی دانهگرا
در فولاد الکتریکی Grain-Oriented، جهتگیری دانهها برای عملکرد بهتر مغناطیسی در یک جهت مشخص کنترل میشود. این نوع فولاد بیشتر در کاربردهایی مانند ترانسفورماتورها مورد استفاده قرار میگیرد؛ جایی که مسیر میدان مغناطیسی مشخصتر است.
فولاد الکتریکی بدون جهتگیری دانهای
فولاد Non-Grain-Oriented یا NGO برای کاربردهایی مانند موتورهای الکتریکی مناسبتر است، زیرا خواص مغناطیسی آن برای تغییر جهت میدان در بخشهای چرخان موتور مناسب است.
به همین دلیل، فولادهای الکتریکی بدون جهتگیری دانهای یکی از مواد کلیدی در موتورهای کششی خودروهای برقی محسوب میشوند.
چرا خودروهای برقی به فولاد الکتریکی پیشرفتهتری نیاز دارند؟
موتورهای خودروهای برقی میتوانند با سرعت چرخش بسیار بالایی کار کنند. افزایش سرعت باعث افزایش فرکانس تغییر میدان مغناطیسی و در نتیجه افزایش اهمیت تلفات مغناطیسی و رفتار مکانیکی فولاد هسته میشود.
به همین دلیل، نسل جدید فولادهای الکتریکی خودروهای برقی علاوه بر تلفات هسته پایین، به استحکام مکانیکی بالا و قابلیت تولید ورقهای بسیار نازک نیاز دارند. برخی فولادهای الکتریکی مخصوص موتورهای خودروهای برقی در ضخامتهایی حدود ۰.۲۰ تا ۰.۳۵ میلیمتر تولید میشوند.
نقش سیلیسیم در فولاد الکتریکی چیست؟
یکی از مهمترین عناصر آلیاژی در فولاد الکتریکی، سیلیسیم است. افزایش کنترلشده سیلیسیم میتواند مقاومت الکتریکی فولاد را افزایش داده و به کاهش تلفات ناشی از جریانهای گردابی کمک کند.
در سال ۲۰۲۶ نیز توسعه فولادهای الکتریکی با مقدار سیلیسیم بالاتر در دستور کار صنعت قرار گرفته است. برای نمونه، POSCO و مجموعهای از خودروسازان و مراکز تحقیقاتی در کره جنوبی پروژهای برای توسعه ورق فولاد الکتریکی با ۶.۵ درصد سیلیسیم و استفاده از آن در موتورهای پربازده خودروهای برقی آغاز کردهاند.
فولاد الکتریکی فقط برای موتور خودرو استفاده میشود؟
خیر. کاربرد این فولاد به خودروهای برقی محدود نیست. فولادهای الکتریکی در بخشهای مختلف صنعت برق و انرژی نیز استفاده میشوند، از جمله:
- موتورهای الکتریکی
- ژنراتورها
- ترانسفورماتورها
- تجهیزات تولید و انتقال انرژی
- موتورهای صنعتی
- برخی تجهیزات انرژیهای تجدیدپذیر
به همین دلیل، توسعه فولاد الکتریکی علاوه بر صنعت خودرو، با افزایش بهرهوری تجهیزات انرژی نیز ارتباط دارد.
آینده فولاد الکتریکی در صنعت خودرو
با افزایش استفاده از خودروهای برقی، توجه خودروسازان و فولادسازان به کاهش تلفات موتور، افزایش چگالی توان و کاهش وزن سیستم محرکه بیشتر شده است.
توسعه فولادهای الکتریکی نازکتر، مستحکمتر و کمتلفاتتر میتواند به طراحی موتورهای کوچکتر و پربازدهتر کمک کند. صنعت فولاد نیز در حال توسعه گریدهای تخصصی برای موتورهای با سرعت و فرکانس بالا است.
در مجموع، فولاد الکتریکی یکی از مواد کلیدی در قلب فناوری خودروهای برقی است. خواص مغناطیسی ویژه این فولاد باعث میشود تلفات هسته موتور کاهش پیدا کند و امکان ساخت موتورهای پربازده، کماتلاف و مناسب برای سرعتهای بالا فراهم شود. با گسترش خودروهای برقی، توسعه فولادهای الکتریکی پیشرفته نیز اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد و به یکی از حوزههای مهم نوآوری در صنعت فولاد و زنجیره تولید خودرو تبدیل خواهد شد.
برای مشاهده جدیدترین اخبار و مقالات بازار ورق سیاه، به وبسایت رسمی آهن برکت سر بزنید.
