特斯拉线圈(Tesla Coil)是一种使用共振原理运作的 变压器 (共振变压器),由美籍塞尔维亚裔科学家 尼古拉·特斯拉 在1891年发明,主要用来生产超高电压但低电流、高频率的交流电力。 特斯拉线圈由两组(有时用三组) 耦合 的共振电路组成。 特斯拉线圈难以界定,尼古拉·特斯拉试行了大量的各种线圈的配置。
中文名: 特斯拉线圈
别名: 泰斯拉线圈
外文名: Tesla Coil
本质: 串联谐振变压器
拓展:
特斯拉线圈又叫泰斯拉线圈,因为这是从"Tesla"这个英文名直接音译过来的。这是一种分布参数高频串联谐振变压器,可以获得上百万伏的高频电压。传统特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压,然后给初级LC回路谐振电容充电,充到放电阈值的,火花间隙放电导通,初级LC回路发生串联谐振,给次级线圈提供足够高的励磁功率,其次是和次级LC回路的频率相等,让次级线圈的电感与分布电容发生串联谐振,这时放电终端电压最高,于是就看到闪电了。通俗一点说,它是一个人工闪电制造器。 在世界各地都有特斯拉线圈的爱好者,他们做出了各种各样的设备,制造出了眩目的人工闪电,十分美丽。
百万购车补贴
这份可持续发展报告呈现了一个更加立体的特斯拉
撰文?/ 涂彦平
编辑?/ 张??南
设计?/ 赵昊然
全球风头最健的电动汽车公司特斯拉刚刚迎来又一个高光时刻:6月10日,市值达到1901亿美元,首次超过丰田成为全球市值最高的车企。
成立17年的特斯拉究竟是一家什么样的企业?6月9日发布的《特斯拉影响力报告2019》或许能很好地回答这个问题。
这是特斯拉第二次发布影响力报告。去年,特斯拉发布了第一份影响力报告,目的是衡量产品和运营对环境和社区的影响。
在2019年影响力报告中,特斯拉进一步拓展了报告的范围,“许多环境报告都关注产品制造阶段产生的排放以及未来的能耗目标,但我们强调了目前我们产品的总体环境影响。”
现在车辆产生的绝大多数排放都出现在产品使用阶段,即消费者使用汽车时。因而,特斯拉认为,“在制造和消费者使用这两个方面提供信息可以更清晰地揭示特斯拉产品对环境的影响。”
整篇报告可以说是特斯拉的一份可持续发展报告,它从特斯拉生态系统、环境影响力、产品影响力、供应链、人与文化等五大方面展开,呈现了一个更加立体的特斯拉,也披露了很多有意思的信息。
报告开篇第一句话就提到了特斯拉的使命:“特斯拉存在的根本目的是让世界加速向可持续能源过渡。”
基于这个使命,特斯拉不只是一家电动汽车公司,更是一家能源公司——这大概也是它与其他汽车公司的区别所在。
“在特斯拉,可持续发展是驱动我们的动力,它不仅仅关乎我们的产品——还推动着我们企业的价值观、生产和使命。可持续发展是我们所做的一切的核心,也是我们每天工作的动力。”
当然,一切可持续发展都首先建立在经济的可持续上。“如果无法在长期确保财务可持续性,就很难对环境可持续性产生重大而持久的影响。”特斯拉对此有清醒认识。
2019年,特斯拉首次产生了超过10亿美元的正自由现金流。“我们认为,可持续的未来在经济上不可行的观点不再有效。”特斯拉在报告中表示。
以下是对该报告重点内容的摘录。
环境影响力
1.特斯拉生态系统:Solar Roof、Powerwall、Megapack
特斯拉的使命是加速世界向可持续能源的过渡。具体来说,包括安全地制造、服务并提供全电动汽车、太阳能屋顶以及可无限扩展的清洁能源生产和存储产品。
特斯拉致力于打造一个完整的能源和运输生态系统。为此,特斯拉还制造了一套独特的能源产品,使房主、企业和公用事业公司能够生产并管理可再生能源的产生、存储和消费。
房主可以安装太阳能电池板或Solar Roof,使用100%的可再生能源为房屋供电,还可以将电能储存在Powerwall中,从而在能源使用高峰期和夜间提供电力,也可以在电网停电时提供电力。
同时,根据他们的特定要求和项目的规模,公用事业公司和企业可以购买Megapack来满足其储能需求,这是一种可以无限扩展的储能系统,能够在整个电网中提供更好的控制、效率和可靠性。
截至2019年年底,特斯拉已安装了近 Gigawatts的太阳能系统,累计产生了 Terawatt hours(TWhs)的无排放电力。
自2012年特斯拉开始生产Model S以来,其设施产生的电能是特斯拉用于运营所有工厂的总能源的数倍。
2.特斯拉电动汽车使用周期排放远低于车型平均水平
电动汽车一定比燃油车更环保吗?这是很多电动汽车反对者经常会提出的质疑。特斯拉的报告对比了整个使用周期中电动汽车相对于内燃机车辆对排放的影响。
报告使用了所有特斯拉Model 3车辆行驶超过40亿英里的平均能耗,包括充电过程中的能源损失。对于内燃机车辆,报告使用了《消费者报告》提供的真实燃料消耗数据。根据该数据,2019车型的中型高档轿车平均油耗为 英里/加仑,如果算上石油开采、精炼和运输中产生的排放,这相当于每英里排放约420克二氧化碳。
即便使用官方的EPA能效等级来衡量一辆油耗为56英里/加仑的丰田Prius,排放也相当于每英里177克二氧化碳(包括石油精炼和运输),而电动汽车整个使用周期的排放仍会比Prius少。
而随着时间的推移,电动汽车相对于燃油车的优势更加凸显:随着内燃机车辆的老化,只有适当保养,其燃油效率才能保持稳定。而随着更清洁的能源加入电网,为电动汽车充的电会更加“绿色”,充电产生的排放会继续下降。
3.电动汽车充电带来的碳排放逐年降低
尽管每个地区的电网都不同,但电动汽车充电时带来的碳排放每年都在降低。在美国,可再生资源产生的能源迅速增长,在2018年约占新发电量的43%。
为一辆纽约特斯拉汽车充电所产生的温室气体排放等于燃油经济性为144 英里/加仑的内燃机车辆的排放量(市场上没有此类车辆)。即使在密西根州为特斯拉充电时(其中约64%的能源来自煤炭和天然气),特斯拉车辆的排放量仍等于燃油经济性为55英里/加仑的内燃机车辆的排放。
随着越来越多的地区采用可持续能源解决方案来发电,与电动汽车充电有关的排放将进一步减少。
电动汽车客户可以通过在家里安装太阳能电池板或Solar Roof以及诸如Powerwall之类的储能解决方案,从而加快增加可再生能源组合的过程。
即使考虑到太阳能电池板、Solar Roof和Powerwall制造过程中的碳足迹,这种努力也可以大幅减少电动汽车使用周期里的碳足迹。太阳能充电车辆剩余的使用阶段排放来自公开可用的快速充电,这种充电方式每年都变得越来越“绿色”。
4.特斯拉拥有电动汽车中的最高能效
报告称,“特斯拉汽车在迄今为止生产的所有电动汽车中拥有最高的能源效率。”
在Model S生产初期,EPA工况的能效为英里/千瓦时。现在,最高效的Model 3 Standard Range Plus(SR +)车型EPA工况的能效为英里/千瓦时,“超过了目前投产的任何电动汽车”。Model Y全轮驱动EPA工况的能效为英里/千瓦时,这使其成为“迄今为止生产的最高能效电动SUV”。
随着不断提高技术和动力系统效率,特斯拉汽车的能源效率将随着时间的推移进一步提高。随着操控性、加速和最高速度变得不太相关,特斯拉的高里程产品(例如未来的Tesla Robotaxis)将被设计为具有最高的能源效率。这样,特斯拉将尽可能为客户降低成本,并减少行驶每英里的碳足迹。
5.通过简化设计和本地化减少生产碳排放
随着产品产量继续提高,特斯拉致力于实现这样一个目标:在运营全世界的特斯拉制造业务、车辆充电和其他业务中100%使用可再生能源。
2019年,生产一辆纯电动汽车产生的排放已经几乎与生产一辆普通内燃机汽车产生的排放差不多。但电池制造技术仍在快速改进,特斯拉预计制造电动汽车所需的能源和相关排放在不久的将来大幅下降。
2018年下半年,特斯拉启动了运营能源效率计划(OEEP),旨在减少弗里蒙特、内华达州和布法罗工厂的能源使用量。2019年,OEEP帮助特斯拉实现了能源消耗下降。特斯拉的目标是在自己所有制造设施的屋顶上安装尽可能多的太阳能面板。
特斯拉的地区制造战略的基础是减少运输零件和成品所产生的碳排放。从可持续性的角度来看,在每个地区垂直整合特斯拉工厂有助于减少运营的碳足迹。
简化的工厂设计以及工厂附近的本地化供应链节省了时间并提高了效率,而本地化交付则节省了外发物流成本。
根据从美国工厂运作中学到的知识,特斯拉上海超级工厂建立和实施最简化的流程,不但节省了时间和金钱,并且在每辆汽车的生产中减少了碳排放。
6.打造长寿命电池增加车辆利用率
特斯拉电池组的寿命比汽车更长。特斯拉估计,普通车辆报废前在美国的行驶里程大约为20万英里。打造一个续航里程为100万英里(4000至5000个充电周期)的电池将大大减少每辆汽车的排放。
在未来,一辆具有100万英里电池续航里程的特斯拉汽车的利用率可能是美国普通车辆的5倍以上。由于每辆汽车在生产阶段都会带来一部分碳足迹,因此使用这种续航里程超过100万英里的车辆会大大减少汽车使用周期中每行驶一英里的碳足迹。
7.报废电池100%回收利用
出于环境和商业方面的考虑,延长电池组的使用寿命与回收相比是更好的选择。在电池组退役并送去回收之前,特斯拉会竭尽所能延长每个电池组的使用寿命。
特斯拉估计,美国普通内燃机汽车在使用17年后报废,届时车辆的里程表将达到20万英里。正在使用中的超过100万辆特斯拉汽车的数据表明,在行驶里程为15万至20万英里之间的车辆中,电池组的平均衰减率不到15%。
因为电池组被设计为可以使用多年,现在特斯拉回收的电池数量有限。特斯拉目前回收的大多数电池都不是消费者用过的,而是研发和质量控制方面产生的。特斯拉报废的锂离子电池100%回收利用。
现在,特斯拉与世界各地的第三方回收商合作,处理所有废旧电池,回收有价值的金属。特斯拉目前正在内华达州的超级工厂开发一种独特的电池回收系统。
报告披露了一组数据:特斯拉在2019年送去回收的锂离子电池金属包括1000吨镍、320吨铜及110吨钴。
8.制造每辆车的用水量减少45%
发电是美国取水的主要原因之一,因为在热电领域,水蒸发后推动蒸汽涡轮发电机发电,还可以用来冷却发电设备。这意味着清洁太阳能不仅可以降低二氧化碳的排放,还可以减少水消耗。
2018年,特斯拉为制造业务确定了每辆车立方米的用水基准。2019年,特斯拉将每辆车生产过程中的用水量减少了45%至立方米。
9.靠出售排放积分获益6亿美元
2019年,特斯拉在全球范围内交付了超过万辆电动汽车,同时,通过向其他汽车制造商出售监管积分,特斯拉获得了近6亿美元的收入。
虽然现在内燃机车辆制造商从其他公司购买监管积分以抵消其二氧化碳排放是一种常见的做法,但这不是一种可持续的策略。为了满足全球越来越严格的监管要求,汽车制造商将被迫开发真正具有竞争力的电动汽车。
特斯拉提出:“我们希望每个汽车制造商每年都努力生产数十万辆电动汽车。只有所有汽车制造商都推动整个行业向电动汽车转变,才能实现大幅度的减排。”
?产品影响力
1.特斯拉Model 3价格与同级别燃油车相当
产品是特斯拉使命最重要的基石,不仅要造最好的电动车,还一直致力于造最好的车。特斯拉的初心,就是不仅开发可持续发展的产品,更要用尽各种方法开发优于化石燃料的替代品。
许多人错误地认为选择一款可持续的产品则意味着要求消费者在性能和价格方面做出妥协,但是特斯拉汽车集性能、安全、高效和极具竞争力的价格于一身。同样,特斯拉的能源产出和储存产品为城市和郊区都提供了可靠的平价能源。
特斯拉Model 3是唯一一款即使在补贴前价格都与同级别燃油车相当的电动车型,不幸的是,如今市场上其他大部分电动车型的价格都要比同级别燃油车高出1万-2万美元。
2.特斯拉电动车的续航和使用频率表现优秀
从创建之初,特斯拉便专注于提升产品的实用性,使产品对于消费者来说更好更有用。电动车的续航和使用频率直接决定了它是不是车主优先使用的车型。
由英国RAC基金会收集的在购买电动车后三年内追踪年行驶里程的数据显示,电动车的续航里程和年行驶里程之间有明显的联系。Model S和Model X的续航里程和年行驶里程是迄今为止最高的。
3.续航与充电网络让长途旅行无忧
自2012年推出以来,Model S的续航里程增加了近50%,从265英里(426公里)增至391英里(629公里)。特斯拉关注提升能源效率,用同尺寸电池实现更卓越的续航里程,使得Model Y增重10%依旧与Model 3续航里程相当。Model Y是迄今为止同级别车型中效率最高的电动车,可实现316英里(508公里)的EPA(美国国家环保局测试的)续航里程。
对于那些超过车辆续航里程的旅途来说,一个覆盖热门旅行路线的强大快速充电网络至关重要。因此,特斯拉花了多年时间在北美、欧洲、中国和亚太地区建立超级充电网络。在2017年至2019年间,该网络的规模几乎翻了一番,并且今天还在继续扩大。
4.自动驾驶方法植根于渐进式软件更新
自2016年10月以来生产的所有特斯拉汽车都配备了一套外部摄像头、附加传感器和车载计算,用来增强高级安全功能,如自动紧急制动、车道偏离警告、前方和侧面碰撞警告、障碍物感知加速、盲点警告等。所有这些功能都会随着时间的推移通过软件更新而不断改进。
自2016年10月以来每一辆特斯拉都配备了完全自动驾驶所需的传感器套件,这些汽车也都为特斯拉的自动驾驶研发提供了支持。
特斯拉的垂直整合和规模为公司提供了数十亿英里的全球真实世界数据,这些数据是在特斯拉汽车行驶过程中收集的。这有助于特斯拉识别边缘案例,训练自动驾驶系统,并无需激活就能测试功能在现实世界中的表现。
特斯拉自动驾驶方法植根于渐进式软件更新。
首先,利用车队在道路收集的现实世界数据中产生的洞察力来构建新的功能或更新,然后根据大规模数据集来验证这些功能或更新。在推出某项功能或更新之前,特斯拉可能会在“影子模式”下进行测试,以确定某项功能在现实世界中的表现,或者在全面发布之前,与特斯拉早期访问计划邀请的成员分享该功能,征求他们的意见。
一旦一项新功能经过彻底测试和充分验证,特斯拉就会通过空中软件更新将其发布到车队中。自从引入完全自动驾驶硬件以来,特斯拉已经发布了数十项软件更新,使车辆变得更加智能和强大,包括自动驾驶导航等功能。
2019年,在美国,一辆参与自动驾驶的特斯拉汽车每行驶100万英里发生起事故,而美国的平均水平则高出约6倍,平均每100万英里2起事故。即使在只启用主动安全功能的情况下,特斯拉车辆在2019年的碰撞率也比美国平均水平低倍。
5.获得多个5星安全评级
Model 3和Model Y虽然没有发动机,但它们的性能与中置发动机汽车类似,“这是由于电池组位于中心位置,而且后电机位于后轴略前的位置而不是后轴之后。”这种架构不仅增加了汽车的整体灵活性和操控性,还通过最小化旋转动能提高了稳定性控制能力。
Model 3在美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)的碰撞试验中获得5星级安全评级。
仅在2019年,特斯拉汽车就从美国、欧洲和澳大利亚的安全评级机构获得了5星级评级,如果把这些评级加起来,总共获得了100多颗星。
此外,特斯拉的所有安全功能都是每辆车的标配,评级都是基于特斯拉标准的安全设备。“在特斯拉,我们不认为安全能够用来选配。”
6.特斯拉起火概率远低于燃油车
媒体经常报道电动汽车起火,并不能说明电动车起火就比燃油车起火更普遍。事实是,与特斯拉汽车相比,燃油车起火的概率要高得多。据最新数据显示,2018年,仅美国就发生了18万多起汽车火灾。
由于公众的误解,特斯拉决定开始每年公布车辆火灾数据。从2012年到2019年,特斯拉每行驶亿英里发生一次起火事故。相比之下,美国国家消防协会(NFPA)和美国交通部的数据显示,在美国,每行驶1900万英里就会发生一次燃油车起火。
7.通过产品优化和积极投入来确保车辆网络安全
2012年以来生产的每一辆特斯拉汽车都能接受软件空中升级,特斯拉率先提出了可以随着时间的推移而不断改进和提高性能的汽车概念。这些更新引入了新的特性和功能,使车辆更智能、更安全、驾驶更愉快。
特斯拉还利用这一系统来确保车辆不仅在交付时安全,在其整个生命周期中会继续保持安全。“到目前为止,我们是唯一一家能够在整个车系中持续增强软件功能的大型汽车公司。”
无论是通过正式的活动,比如Bug悬赏计划或Pwn2Own研究竞赛,还是不太正式的交流渠道,特斯拉都在不断地与世界各地的学术研究人员和安全专家合作。
供应链责任
1.通过IMDS注册来确保材料采购负责
特斯拉承诺只采购优质可靠的生产原料。《特斯拉供应商行为准则》(准则)和《人权与冲突矿产政策》概述了对所有供应商和合作伙伴的期望。
特斯拉致力于让供应链中的工作环境安全人道,确保工人受到尊重,确保制造过程对环境负责。要求供应商证明其管理体系可以使整个运营达到最佳的社会、环境和可持续性实践,并做出对供应链中采购高度负责的承诺。
特斯拉有来自世界各地的供应商,许多一级供应商都是从次级供应商处采购原材料。因此,准确地确定原产地是一项艰难的任务,但特斯拉的背景尽职调查为供应链增加了透明度。
一级汽车制造供应商需要在国际材料数据系统(IMDS)中注册并完成国内和国际材料合规要求,以满足欧盟和其他国际材料和环境相关法规的要求。此要求适用于特斯拉的所有供应商,是其生产零件批准流程的一部分。
2.提高供应链中钴源的透明度
为了进一步提高钴供应链的透明度,特斯拉采用《责任矿产倡议(RMI)的钴报告模板》从相关供应商处收集详细数据。当认识到钴供应链中存在人权问题的风险更高,特别是刚果的童工问题,特斯拉随即制定了从供应链中消除此类风险的程序。
特斯拉的电池使用的是富含镍的阴极材料,其钴含量低于工业上其他广泛使用的阴极化学物质,特斯拉的终极目标实现无钴化。电池的部分采购直接从经验证符合特斯拉规范的原产商处购买钴材料。
特斯拉利用汽车行业的IMDS,以最好的方式识别含有钴的一级汽车供应商。此外,能源生产和存储业务部门的供应商也被要求提供其钴源信息。特斯拉还建立了专门的内部资源来管理尽责采购工作。
通过各种努力,特斯拉锁定了钴供应链所在主要区域。特斯拉还帮助供应商调整内部钴源流程,与供应链中的冶炼厂和矿山接触。这是提高特斯拉供应链透明度和最大限度地降低供应风险决策的一部分。(《特斯拉影响力报告2019》全文将刊登于《汽车商业评论》2020年6月刊杂志,敬请关注。)
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汽车毕业论文参考文献
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五、致谢
致谢
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车东西
文?| Bear
导语:借着电动汽车的行业大潮,动力电池产业迅速崛起,全球已形成中、日、韩三国企业争霸,松下、LG、宁德时代等巨头分庭抗礼的行业格局。
表面的平静背后,新一轮巨变正在酝酿之中——固态电池即将掀起新一轮技术变革浪潮、动力电池白名单去除后日韩企业重回中国市场、全球车企与零部件巨头们也纷纷涉足电池产业,一场大变局即将上演。
为此,车东西特推出《动力电池大变局》系列报道,详解全球动力电池产业的风云变幻,本文为系列报道之一。
特斯拉自产的动力电池终于来了,马斯克的野心从电动汽车产业涌向了动力电池产业,新的血雨腥风将拉开序幕。
今日,据外媒electrek报道,特斯拉的“Roadrunner”动力电池自产计划正式启动,位于美国弗里蒙特大沙漠内的工厂,一条属于特斯拉自己的动力电池生产线正在成型。
整件事件最值得关注的焦点在于,达成规模化生产之后的特斯拉动力电池每度电仅需100美元(约合人民币701元,指每kWh容量电池价格),而根据投资机构瑞银公布的数据,松下当前动力电池每度电的成本约为111美元(约合人民币772元),而宁德时代动力电池的成本则为每度电150美元(约合人民币1042元)。
特斯拉进入动力电池产业的第一件事,就是打掉动力电池产业的价格“底裤”。
▲外媒报道特斯拉正在弗里蒙特工厂建造电池生产线
但除此之外,马斯克的这场动力电池“闪电战”还将在汽车产业与动力电池产业同时掀起浪潮。更多拥有资本与技术的车企在特斯拉的号召下,将会涌入动力电池市场,冲击当前的动力电池产业格局。
在这样关键的节点上,我们有必要找到特斯拉如何突破动力电池产业技术壁垒,一步一步解决电池研发,并最终具备电芯生产能力的秘密。
车东西通过对特斯拉五年以来的投资布局、技术研发情况与产业链布局进行梳理,找到了其中的答案。
一、耗时五年?三元锂电之父助力特斯拉自产电
2020年2月12日,外媒electrek曝料称,特斯拉正在美国弗里蒙特工厂搭建一条动力电池生产线。一时间,特斯拉自产动力电池的消息公之于众,引发了业界震动。
但若非此次媒体曝光,恐怕没有人能想到特斯拉自产动力电池的速度如此之快。
原因在于,与其他大张旗鼓进军动力电池产业的车企不同,特斯拉在这一领域的布局简直可以用低调来形容。
自2015年以来,特斯拉与动力电池相关的投资仅有三笔,分别是对达尔豪斯大学杰夫·戴恩研究小组(Jeff Dahn Research Group)的5年赞助计划、收购电池技术公司Maxwell以及收购电池制造设备公司Hibar。
三笔投资中,特斯拉仅披露了收购Maxwell的金额——亿美元(约合人民币亿元),另外两笔投资的金额与具体细节均未公布。
但正是这三笔投资,凑齐了特斯拉自产电池所需的关键技术——动力电池的电极、电解液、隔膜、电池壳体以及电池的制造工艺。
特斯拉在动力电池领域的布局始于2015年。
以领先于业界的三电技术立身的特斯拉不甘于在动力电池领域受制于松下,更何况彼时松下动力电池的产能爬坡速度远不如特斯拉汽车生产线的产能爬坡速度。
马斯克有预见性地意识到,松下可能会成为特斯拉迈向年产百万辆电动汽车的最大阻碍(随后事实如其所料,2018年松下的动力电池产能限制了特斯拉Model 3的量产速度)。
于是,马斯克动起了自产动力电池的念头。
2015年,马斯克找上了专注于锂电技术产业化的杰夫·戴恩团队,希望为其提供“数额可观的5年的研究经费”(the substantial 5-year funding package),让其为特斯拉研发寿命更长、成本更低、能量密度更高的锂离子电池。
▲杰夫·戴恩研究小组
杰夫·戴恩团队是加拿大顶级大学达尔豪西大学内一支专注于锂离子电池技术研究的团队,自2008年开始研究锂电池产业化项目。其官方网站显示,该团队目前拥有30人左右的规模,共计发表论文600余篇,在重量级期刊JES与JPS上均有论文发布。
有外媒评价,该团队是目前锂电池领域研究实力最强的团队之一。
杰夫·戴恩本人更是通过精确限定镍钴锰材料中镍的含量,使三元复合正极材料成功实现规模商业化,成为了业界公认的三元材料技术真正的开创者和发明者。
▲杰夫·戴恩
一边是急于自研自产动力电池的特斯拉,一边是希望并且擅长将技术产业化的杰夫·戴恩团队,双方一拍即合。
同年6月16日,杰夫·戴恩团队所在的达尔豪西大学与特斯拉共同宣布,杰夫·戴恩研究小组的合作伙伴将在2016年6月,从3M Canada转移到特斯拉,并与特斯拉达成独家合作协议。
达成合作协议之后,杰夫·戴恩老爷子一屁股坐进了特斯拉的前备箱,比出两个大拇指,兴奋之情溢于言表。
▲杰夫·戴恩
在此之后,杰夫·戴恩团队持续在新型锂离子电极材料、锂离子电池故障机理诊断、电解质添加剂、钠离子与锂离子电池安全性基础研究以及电池研究理论/建模方面持续取得突破。
去年年底,来自杰夫·戴恩团队的论文显示,其新研发的动力电池循环周期可达到5000次左右,对应电动汽车行驶寿命超过100万英里(约为160万公里),这项专利目前已经为特斯拉所有。
而近期外媒electrek又曝出消息,称杰夫·戴恩团队的研究成果将使特斯拉的动力电池成本达到100美元/kWh(约合701元/kWh)。对比投资机构瑞银给出的数据,松下动力电池的成本约为111美元/kWh(约合771元/kWh)、宁德时代约为150美元/kWh(约合1042元/kWh),特斯拉目前的电池成本在业界属于最低水平。
据了解,杰夫·戴恩团队还在帮助特斯拉完成能量密度500Wh/kg的高镍三元锂电池的研发,目前已初具成果。
可以说,2016年以来,杰夫·戴恩团队为特斯拉自产电池项目贡献了众多底层的技术专利与经验积累,完善了特斯拉从电极、电解质到电池壳体环节的大部分技术链条。五年时间,杰夫·戴恩团队也确实完成了签约时对特斯拉许下的诺言——帮助特斯拉提升动力电池循环次数、降低动力电池成本、研发高能量密度动力电池。
这笔投资对于特斯拉而言,物超所值。
二、收购Maxwell?干电极技术提升动力电池能量密度
2016年之后,马斯克转身扎进了特斯拉Model 3的产能地狱,再无闲暇顾及动力电池产业的布局,以至于2017年、2018年2年时间里,特斯拉在动力电池产业并没有大的动作。
但时间来到2019年,一件事情为马斯克敲响了警钟。
2019年2月,特斯拉2018年财报发布的电话会议上,马斯克指出,超级工厂电芯产能的不足是限制特斯拉Mode 3产能的最大桎梏。
2019年4月,马斯克再度发推表示,“超级工厂的电芯产能只有24GWh,从7月份开始一直限制Model 3的产能,在产能到达35GWh之前,特斯拉不会再投钱进去。”
来自松下的产能限制,使得马斯克再度意识到了动力电池的重要性,他开始加速特斯拉在动力电池领域的布局。
2019年5月,特斯拉以亿美元(约合人民币亿元)的价格收购电池技术公司Maxwell,溢价幅度达到55%。
之所以如此迫切地拿下这家公司,是因为特斯拉看中了Maxwell的干电极技术与超级电容技术。
▲Maxwell干电极技术介绍
传统的电极制备工艺属于湿电极工艺,制造过程中,需要将正负极材料加入溶剂中,对电极片材料进行涂覆。
这种制造工艺的优势在于生产工艺验证时间长,电极质量稳定,但溶剂的特性决定了这种电极涂覆的方式生产的电极较薄,能量密度受限。
同时,生产过程中,需要对溶剂进行蒸发,这一部分生产工艺会产生一定程度的环境污染。
而无溶剂的干电极生产工艺则是将活跃的正负极材料混入黏性物质中,使得正负极材料自身“原纤维化”,形成自支撑膜,牢牢地粘着在电极片上(原理类似于脚底牢牢粘上的口香糖)。
这种生产工艺可以制备更厚的电极,使得电池的能量密度得到大幅提升。目前,使用该工艺制成的三元锂电池电芯能量密度大于300Wh/kg,电芯单体能量密度最高可实现500Wh/kg,同时获得更大的放电倍率。
与此同时,干电极的另一大好处,就是可以在电池使用之后,持续为其补充锂金属,弥补电池的容量衰减;而采用湿电极法制备的电极,补充锂金属和混有锂金属的碳不能很好地彼此融合,通常会伴有烟雾、火苗和噪音等强烈反应。
此外,干电极的制作流程不需要进行溶剂干燥步骤,降低了生产成本与时间成本,也降低了环境污染。
另一项超级电容技术,则可以用作能量回收过程中的快速储能装置,其能耗远小于将回收的动能重新储备到电池中。
而在急加速过程中,超级电容器能够实现大功率放电,避免动力电池直接大功率放电产生锂晶枝,对电池结构造成不可逆的损伤。
超级电容技术的另一大优势,就是工作温度范围大,大部分电池的工作温度需要维持在20℃-40℃之间,对外界环境温度要求较为苛刻。而超级电容的工作温度在-40℃-80℃之间,可用于冬天车辆起步与动力电池的加热。
干电极技术为特斯拉自产电池提高了能量密度,而超级电容技术能够在特定场景下为电池提供辅助作用,二者结合或许是特斯拉将来会采用的“混动”方案。
三、收购电池生产设备商Hibar?为自产电池铺路
投资杰夫·戴恩团队,收购Maxwell都是为了掌握最新的电池技术,掌握技术之后的关键就是将其量产。
2019年10月,有媒体发现,加拿大精密设备公司Hibar突然出现在特斯拉旗下,成为了特斯拉的控股子公司。
特斯拉收购Hibar属于秘密进行的项目,其收购日期、金额、合作细节均未透露,但可以明确的是,收购Hibar意味着特斯拉的自产电池项目仅差临门一脚。
Hibar以生产高精度定量注液泵、注液生产系统、自动化电池制造和工艺设备闻名,产品线覆盖了完整的电芯生产流程。
▲Hibar产品一览
在过去的40年时间里,Hibar已经成为了电池行业里一次电池及二次电池生产线的首选供应商。
投资杰夫·戴恩团队让特斯拉拥有了自研动力电池的技术人才,收购Maxwell使得特斯拉掌握了动力电池领域最前沿的技术,而收购Hibar是特斯拉自产动力电池项目的最后一环,至此,特斯拉形成了从技术研发、样品验证到大规模量产的全面布局。
四、自产电池寿命将达100万英里?最大能量密度可达500Wh/kg
虽然特斯拉已经拥有了电池的研发、验证与量产的能力,但实际产品将能够达到什么样的效果呢?
目前其电池生产线还未投入实际使用,想从产品出发进行分析不太现实。我们可以换一个角度,从特斯拉目前拥有的技术实力,来推断其自产电池的技术指标。
1、电极
从电极角度来看,特斯拉自产的电池有很大可能性会采用已收购的Maxwell的干电极技术,该技术目前在三元锂电池领域能够实现的单体电芯能量密度为300Wh/kg,最大能够达到500Wh/kg。
现阶段,业界仅有松下的NCA 811三元锂电池以及宁德时代的NCM 811三元锂电池可在电芯能量密度达到300Wh/kg。
与此同时,上文提到,干电极技术能够实现将锂金属补充到负极内,以弥补充放电过程中,锂离子在负极、电解液中的消耗。
而此前,Maxwell有一项待审专利正是将锂离子补充至电池负极,这项专利技术将能够有效缓解电池在使用过程中的容量衰减问题。而随着特斯拉完成对Maxwell的收购,这项专利技术也自然转移到了特斯拉的名下。
▲Maxwell待审专利
在成本方面,由于省去了干燥步骤,整个电芯生产环节成本大约可下降10%-20%。
2、电解质
在电解质方面,受特斯拉资助的杰夫·戴恩团队近期在知名期刊JES上发表了两篇论文,讲述了他们在电解质方面取得的进展。
其中一篇名为《二恶唑酮与亚硫酸亚硝酸盐作为锂离子电池电解液添加剂》。
论文中提到,杰夫·戴恩团队对近期开发的新型电解质添加剂MDO以及另外两种添加剂PDO和BS进行了高温高电压与长期循环性能的测试,载体为NCM523三元锂电池。
为进行该项测试,团队将三种添加剂分别进行了单独与混合添加,不同的实验组合置于不同的温度、电压下进行测试,得出了不同的循环性能。
实验结果表明,添加了MDO、PDO电解质添加剂的电池均在石墨负极表面形成了SEI层(对负极起到保护作用),而添加了BS电解质添加剂的电池则没有形成SEI层。
通过长时间电池循环性能测试,2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液添加剂组合在所有实验电解质添加剂的表现中最优,在经过800次放电循环后,电解质中留存的添加剂浓度依然大于90%。
▲实验结果,(b)(c)中最高的两条分布点分别为2%PDO+1%硫酸乙烯、2%PDO+1%二氟磷酸锂的电解液组合
在这一研究成果的基础上,杰夫·戴恩团队在去年6月又发布了一篇名为《出色的锂离子电池化学性能的广泛测试结果,可作为新电池技术的基准》的论文。
这项实验同样是对NCM523三元锂电池进行了不同的电解质添加剂测试。
实验结果显示,分别向电解质中添加2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合,能使电池循环寿命有效增长。
▲实验结果,紫色、绿色与红色线条为测试结果,另外两条为对照组
其中,添加了三种电解质添加剂组合的电池普遍在3000次充放电循环之后,还能保持85%以上的电池容量,有一组甚至在经历了5000次充放电循环之后,仍然保持了90%以上的电池容量。
而另外两组对照组的电池则在1000次左右的充放电循环之后,电池容量分别衰减到了50%左右的水准。
如果以5000次充放电循环次数作为电池的平均循环寿命,以特斯拉Model 3 EPA续航里程322英里作为单轮充放电的续航里程,那么在该电池组的有效生命期内,一辆特斯拉Model 3的行驶里程将会超过160万英里(约合257万公里)。
不过据特斯拉公布的专利显示,目前他们保守估计该电池的使用寿命在100万英里(约合160万公里),一般纯电动汽车所装配的三元锂电池理论使用寿命仅有40万公里-50万公里,特斯拉新电池的使用寿命大约是目前三元锂电池的3-4倍。
值得注意的是,杰夫·戴恩团队为特斯拉进行的研究是以NCM三元锂电池为基础的。因此从电解质添加剂与其适配电极的角度出发,特斯拉未来自产的电池极有可能是NCM三元锂电池而非NCA三元锂电池,该电池的最大循环次数可能逼近5000次,对应车辆的行驶里程可能会达到100万英里(约合160万公里)。
3、超级电容器
除了动力电池本身,收购Maxwell还为特斯拉带来了超级电容技术。
马斯克曾在媒体采访中透露,在大学期间,他就对超级电容技术充满兴趣,一度想进行研究。现在,这个超级电容的粉丝终于能够如愿以偿。
超级电容本质上是不同于动力电池的另一套储能方案,对比动力电池,其不足之处在于储能性能有限。
但其长处也非常明显,超级电容的充放电功率很大,并且能量损耗小,既能够高效率进行动能回收,在车辆急加速时也能够瞬间释放大功率电流,减轻动力电池工作压力。
与此同时,超级电容的工作温度区间为-40℃-80℃,能够适应一般电池难以适应的极端环境。
可以说,超级电容具备与动力电池互补的潜质。在车辆正常行驶时,动力电池提供主要电力,当车辆需要急加速、进行动能回收、在寒冷地带起步时,超级电容为车辆提供电力。
当自产电池项目落地后,特斯拉有可能会为车辆同步配备超级电容器,形成全新的动力电池+超级电容“混动系统”。
综合上述三方面来看,特斯拉自产的动力电池极有可能是NCM三元锂电池,第一代电芯产品的能量密度可能会在300Wh/kg左右,后续会逐步攀升至500Wh/kg。
其电解质添加剂可能会选用2%碳酸亚乙烯酯+1%硫酸乙烯、2%氟代碳酸乙烯酯+1%二氟磷酸锂、1%二氟磷酸锂这三种电解质添加剂组合中的一种,得益于优异的电解质性能,其电池的循环寿命将能够达到100万英里(约合160万公里),超过目前所有的动力电池循环性能。
不仅如此,超级电容技术也可能会被特斯拉投入应用,作为动力电池的辅助能源。
五、从供应商变迁史?看特斯拉自产电池的六大意义
特斯拉首条动力电池生产线的搭建,意味着这家车企在动力电池的供应链上走出了新的一步。
自特斯拉推出首款车型Roadster以来,这条战船就与全球锂电巨头松下牢牢地捆绑在一起。据了解,特斯拉首批100辆Roadster全部采用了松下的18650圆柱形电池。
后续推出的第一款面向大众的量产车型Model S,更是让特斯拉与松下开启了长达7年的独家供应关系。
在此期间,双方在美国佛罗里达州的沙漠中,建起了一座产能达到35GWh的动力电池工厂,也是如今世界上产能最大的动力电池工厂。
▲特斯拉Gigafactory 1
在马斯克的设想中,这座工厂最终将能够实现50GWh的年产能,撑起特斯拉年产百万辆电动车的远大愿景。
但事与愿违,一边是产能疯狂爬坡,电池需求迅速上涨的特斯拉;另一边是即使出现亏损,也仍在扩大生产线,招收更多员工的松下。
双方没有达成供需同步攀升的微妙平衡,特斯拉的电池需求缺口越来越大,最终在2018年财报发布的电话会议上,双方矛盾爆发。
马斯克指责松下的动力电池产能迟迟跟不上,限制了特斯拉Model 3的产能爬坡,如果松下不能按照约定将合资工厂的电池产能提升至35GWh,特斯拉就将停止对合资工厂的投资。
2019年第三季度,双方的合资工厂动力电池产能虽然达到了35GWh,但松下也冻结了进一步提升合资工厂产能至50GWh的计划。
自2013年展开合作以来,特斯拉与松下之间的关系第一次接近“冰点”。
此次事件之后,虽然特斯拉与松下仍然维持着动力电池的供应关系,但特斯拉也开始寻找新的动力电池供应商。借着特斯拉上海工厂投产这一机会,LG与宁德时代被特斯拉纳入其供应商名单。
2020年1月30日,特斯拉正式宣布与LG化学、宁德时代达成动力电池供货协议。
此外,路透社还报道,特斯拉正在与宁德时代就“无钴”电池进行进一步商谈,特斯拉未来很可能会使用宁德时代生产的“无钴”电池。
▲路透社报道,特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池合作
到目前为止,特斯拉的动力电池供应链条已经从松下独家供应,转变为LG化学、宁德时代、松下三家同步供应。在特斯拉自产的动力电池完成供应后,这条供应链也将被纳入特斯拉的动力电池名单。
特斯拉已经正式从松下独家供应动力电池的“单极时代”,走向多供应商供应动力电池的“多元时代”。最终可能形成以自产电池为主,采购电池为辅的动力电池供应链条。
对于特斯拉而言,这一时代的到来有着三大意义:
1、动力电池降本增效,坐拥多家动力电池供应商的特斯拉,对供应商将拥有更强的话语权,势必会在动力电池采购价格上加大压价力度。
同时,自产的动力电池生产线投产后,特斯拉的动力电池成本将会低至100美元(约合人民币701元),比松下的动力电池成本还要低10%,特斯拉的成本优势更加明显,旗下车型或将进一步降价,更大规模的扩张销量。如果使用干电极技术进行动力电池生产,特斯拉动力电池的生产效率也会有小幅提升。
2、助推产能增长,到目前为止,特斯拉共拥有两座整车生产工厂,一座位于美国加州弗里蒙特,目前处于满负荷运转;另一座位于上海临港,目前产能15万辆/年,目标产能为50万辆/年,还有较大幅度的产能爬坡空间;还有一座规划中的工厂位于德国柏林,目前正在建设当中。
就目前情况来看,特斯拉与松下的合资电池厂供给美国本土工厂已然供不应求,中国工厂与未来的德国工厂势必需要新的动力电池供应商来提供动力电池。供应商足量的动力电池供应才能够推动特斯拉产能增长,最终在2022年实现年产100万辆特斯拉的目标。
3、满足百万辆Robotaxi的需求,马斯克曾经夸下海口,表示2020年将会有100万辆特斯拉汽车上路成为Robotaxi,暂且不论自动驾驶技术是否可行,以目前的电池技术来看,这一目标很难实现。
目前动力电池的循环次数大多在1000次左右,对应使用寿命大约为20万英里(约合32万公里),这一续航寿命对于普通家用完全足够,但对于需要24小时不间断运行的Robotaxi而言,却显得捉襟见肘。
特斯拉自产动力电池,正是为了解决这一难题,上文我们已经提到,特斯拉最新的专利显示,他们完成了100万英里(约合160万公里)续航寿命的电池研发,拥有超长续航寿命的动力电池将能够满足特斯拉Robotaxi运行的要求。
对于整个动力电池行业而言,特斯拉自产动力电池也有着深远的意义:
1、特斯拉作为电动汽车领军企业,进军动力电池产业这一行为,将会带来模仿效应,未来更多大型车企在转型电动化的过程中,可能会考虑自产动力电池以满足自身需求。对于车企而言,电动时代的核心——三电技术,必须要握在手心。
2、车企进军动力电池,意味着动力电池供应商们原本的客户流失,动力电池供应商的利润空间受到压缩。在与车企的博弈中,动力电池供应商将想方设法降低动力电池成本,提高动力电池性能。
3、新能源供应链结构可能发生改变,在车企自产动力电池的过程中,原本隔着动力电池供应商的材料供应商们,将能够直接与车企产生联系。产业链条减少,意味着产业结构进一步优化。
结语:掌握电池后的特斯拉将更加强大
特斯拉弗里蒙特工厂的第一条动力电池生产线正在搭建,投产指日可待,马斯克酝酿了5年的自产动力电池计划终于进入了产出结果的阶段。
掌握动力电池后的特斯拉,从各个角度来看,都将变得更加强大。
在供应链端,追求降本的特斯拉,一旦实现了自产动力电池的目标,对其他供应商的动力电池采购需求势必会相应减少。特斯拉的动力电池供应商们将会展开价格战,而在这场价格战中,特斯拉将享有绝对的主导权。
在电动汽车产品端,特斯拉自产的动力电池很有可能比目前市面上的大多数动力电池性能优异,将会拥有更长的使用寿命,更少的容量衰减,从而大幅提升特斯拉车型的保值率。
不过对于特斯拉而言,实现量产仅仅只是自产动力电池这一伟大愿景的第一步,后续动力电池的产能建设,对其而言才是真正的挑战。
在中国,动力电池产能的建设成本约为4-6亿元1GWh,而在美国,这一成本只会更高。特斯拉如果想要真正建成成规模的动力电池生产线,后续至少需要在动力电池项目上投资数百亿元。对于特斯拉这样刚刚盈利,现金流无比宝贵的公司而言,这笔投资将会造成庞大的压力。自产动力电池,对于特斯拉而言,仍然任重而道远。
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电动汽车驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏,以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。特斯拉的动力系统分为四部分:储能系统(ESS)、功率电子模块(PEM)、电动机(EM)、顺序手动变速箱(SMT)。
摘 要直流电动机具有良好的起动、制动性能,宜于在大范围内平滑调速,在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看,直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础,采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成,控制系统的硬件部分非常复杂,功能单一,而且系统非常不灵活、调试困难,阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异,使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成,为直流电动机的控制提供了更大的灵活性,并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统,可以节约人力资源和降低系统成本,从而有效的提高工作效率[1]。本设计主电路采用晶闸管三相全控桥整流电路供电方案,控制电路由软件实现系统的功能,取代传统的双闭环调速系统。系统用一台单片机及外部扩展设备代替原模拟系统中速度调节器、电流调节器、触发器、锁零单元和电流自适应调节器等,从而使直流调速系统实现数字化[2]。
电动汽车驱动电机及其控制系统是电动汽车的心脏,以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。特斯拉的动力系统分为四部分:储能系统(ESS)、功率电子模块(PEM)、电动机(EM)、顺序手动变速箱(SMT)。
由 6,831 块锂离子电池组成的储能系统 ESS,输出直流电 DC是其动力之源。ESS统输出的直流电经过功率电子模块 PEM 逆变成交流电 AC,为交流电动机供电。因此我们可以确定,特斯拉汽车是属于交流调速系统。MODEL S 60 后置后驱;MODEL S 8 5 前置后驱;MODEL S 60D 和MODEL S 8 5D 都是双电机四驱。
特斯拉汽车的交流调速系统较直流系统相比,有单电机结构简单、电机坚固耐用且重量轻、功率因数高、谐波小、调速的动态性能好和电机效率高的优势。这些优势在满足日常用车是动态响应高的场合的同时,还能达到较好的节能效果,因此说这套系统所以经济可靠,且便于日常维护不为过。
特斯拉搭载的3 相,4 极感应电动机可在约四秒加速到 60 英里每小时,最高速度能达到大约 130 英里每小时,甚至可以在非常低的转速产生较大的扭矩,并使电动机维持在大马力状态,它可以达到 13000 转,这是大多数内燃机无法做到的。这么一个强大的“心脏”,它的重量只有70 磅。
特斯拉汽车的交流调速系统
由于储能系统 ESS 输出的是直流电,要想为交流电动机供电,必须首先将直流电逆变为交流电,这一功能是由功率电子模块 PEM 完成。特斯拉汽车的功率电子模块使用 72 个绝缘栅双极晶体管(IGBT)将直流电转换为交流电。除了控制充电和放电速率,功率电子模块还控制电压等级、电机的 RPM(每分钟转数)、转矩和再生制动系统。该制动系统通常通过制动捕获动能,并将其反馈传输回 ESS。电池组、功率电子模块和电机系统的效率和集成能够达到 85 至 95%,从而使马达输出可达 185 千瓦的功率。
特斯拉汽车电驱动的优点:1、交流电机结构简单,便于日常维护;2、交流电机坚固耐用、重量轻,需要动态响应高的场合(精密、高速控制)时优势显著;3、调速的动态性能好,经济可靠;4、功率因数高、谐波小;5、电机效率高、节能效果好(相比直流综合节电率在 15-25%)。特斯拉汽车电驱动的缺点:1、线路复杂,控制难度大;2、交流变频调速装置初期投入成本略高。特斯拉不同于传统的汽油动力车,其动力系统主要由四个部分组成:储能系统、功率电子模块、电动机、顺序手动变速箱。它的储能系统 ESS 由 6,831 块锂离子电池组成,输出直流电 DC,是电动车的动力之源。储能系统输出的直流电经过功率电子模块 PEM 逆变成交流电 AC,为交流电动机供电。
优点比较偏个性点,缺点款式太少了,价钱也偏贵。美邦的牛仔裤不错,以纯班尼路真维斯什么的,我会选美邦的牛仔裤,建议多推些点粗狂的牛仔裤
美特斯邦威:不走寻常路 动感地带:我的地盘,我做主 李宁:一切皆有可能提问者: 03jessie - 助理 三级 最佳答案Metersbonwe: Walk the unusual way! M-Zone: My Zone, My Charge! LiNing: Nothing Is Impossible!
肖建芝兵 1小时前对美特斯邦威失望透顶,一双鞋子没穿一个月开胶了。我挺喜欢美特斯邦威的,就给朋友说如果我去找他们,他们肯定可以处理好(纯粹开玩笑)。怪我不应该给朋友打赌(朋友时去了会挨打的),结果我真的去了专卖店,小心的问售后在哪里(这时我还是维护美特斯邦威的,怕影响他们生意),结果没有售后,就在收银台给我处理,他们给的回复是:已经穿了快一个月了,最后告诉我可以修下。好吧,拿来一只胶水(等了好久),然后要在他们大厅里给我修鞋(尴尬死了),结果胶水干的。。。你们可以想象下地摊老板面对退货的客户是什么表情吗?他们的店长就是这个表情。。。
品牌折扣女装女装的进货渠道有几种下面给大家总结一下1:厂里面的尾货,但是这些是很难拿到的除非你的进货量大才有可能拿到,厂里的货的价格可能会稍贵,没有一定的资金不是很推荐去厂里拿货,优点就是厂里的面的货品很稳定肯定是有货的2:批发市场,批发市场主要在两个城市一个在杭州的四季青,一个是福建,里面有很多的服装,当然品牌折扣也是有的只不过需要一些经验很足的才能从中选到好货,进货久了也可以从中获得渠道,这样的话进货就很方便了,只是这样有点难。批发市场中的货品价格不一而且其中服装数不胜数想要从中选到好的货品十分的费时3:品牌折扣批发公司,这些公司很多各地都是有的,在杭州和福建数量最多。其中的实力也不同。好的品牌折扣批发公司里的品牌数量很多价格不高,服务也有保障,从中进货一般都是网上看图,难免有走眼的时候这时候就能看出一个公司的服务,服务好的可以换货,服务不好的就是收到钱了货发出去就不管你了。
出处:三相异步电动机的原理与结构 摘要:作电动机运行的三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运三相异步电动机而感生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。关键词 三相异步电动机;基本结构;工作原理;选用一、三相异步电动机的基本结构1、定子(静止部分)(1)定子铁心作用:电机磁路的一部分,并在其上放置定子绕组。构造:定子铁心一般由毫米厚表面具有绝缘层的硅钢片冲制、叠压而成,在铁心的内圆冲有均匀分布的槽,用以嵌放定子绕组。定子铁心槽型有以下几种:半闭口型槽,半开口型槽,开口型槽。(2)定子绕组作用:是电动机的电路部分,通入三相交流电,产生旋转磁场。构造:由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成,这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。(3)机座作用:固定定子铁心与前后端盖以支撑转子,并起防护、散热等作用。2、转子(旋转部分)(1)三相异步电动机的转子铁心:作用:作为电机磁路的一部分以及在铁心槽内放置转子绕组。(2)三相异步电动机的转子绕组作用:切割定子旋转磁场产生感应电动势及电流,并形成电磁转矩而使电动机旋转。构造:分为鼠笼式转子和绕线式转子。3、三相异步电动机的其它附件端盖:支撑作用。轴承:连接转动部分与不动部分。轴承端盖:保护轴承。风扇:冷却电动机二、三相异步电动机的工作原理定子绕组接上三相电源后,电动机便产生旋转磁场,所谓旋转磁场就是指电动机内定子和转子之间气隙的圆周上按正弦规律分布的,能够围绕着电动机在空间不断旋转的磁场。转子与旋转磁场之间存在相对运动。转子导条被旋转磁场的磁力线切割而产生感应电动势,它在转子绕组中感应出电流,两者相互作用产生电磁转矩,使转子转动起来。从而将电能转化为转轴的机械能。当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。三、三相异步电动机的选用三相异步电动机应用广泛,是一种主要的动力源。在此,要特别强调合理选择电动机的额定功率,如额定功率选择过大,不仅造成设备投资费用增加,而且电动机长期处于低效率低功率因数点运行,是很不合理很不经济的。1、三相异步电动机的选用要点(1)根据机械负载特性、生产工艺、电网要求、建设费用、运行费用等综合指标,合理选择电动机的类型。(2)根据机械负载所要求的过载能力、启动转矩、工作制及工况条件,合理选择电动机的功率,使功率匹配合理,并具有适当的备用功率,力求运行安全、可靠而经济。(3)根据使用场所的环境,选择电动机的防护等级和结构形式。(4)根据生产机械的最高机械转速和传动调速系统的要求,选择电动机的转速。(5)根据使用的环境温度,维护检查方便、安全可靠等要求,选择电动机的绝缘等级和安装方式。(6)根据电网电压、频率、选择电动机的额定电压以及额定频率。2、三相异步电动机的选用步骤:选电动机类型→选电动机容量→校核启动转矩最大转矩→等效发热校核→经济性综合指标校核→电动机机械特性与负载特性对比→电动机电压等级与频率→决定核→电动机机械特性与负载特性对比→电动机电压等级与频率→决定3、三相异步电动机的维护保养启动前的准备和检查(1)检查电动机和启动设备接地是否可靠和完整,接线是否正确与良好。(2)检查电动机铭牌所示额定电压,额定频率是否与电源电压、频率相符合。(3)新安装或者长期停用的电动机(停用三个月以上),启动前应检查绕组相对相、相对地的绝缘电阻值。(用1000伏兆欧表测量)。绝缘电阻应该大于兆欧。如果低于这个值,应该将绕组烘干。(4)对绕线型转子应该检查其集电环上的电刷以及提刷装置是否能正常工作,电刷的压力是否能符合要求。电刷压力为 N/cm。(5)检查电动机的转子转动时候灵活可靠,滑动轴承内的油时候达到规定的油位。(6)检查电动机所用的熔断器的额定电流是否符合要求。(7)检查电动机的各个紧固螺栓以及安装螺栓是否牢固并符合要求。4、运行中的故障处理(1)启动时的故障当合上断路器或自动开关后,电动机不转,只听到嗡嗡的声响,或者不能转到全速,这种故障原因可能是:定子回路一相断线,如低压电动机熔断器一相熔断,或高压电动机短路器以及隔离开关的一相接触不良,不能形成三相旋转磁场。转子回路断线或接触不良,使转子绕组内无电流或电流减小,因而电动机不转或者转动很慢。在传动机械中,有机械上的卡阻现象,严重时电动机就不转,且异常声响。电压过低使电动机转矩减小,启动困难或不能启动。电动机定子,转子铁心相摩擦,增加了负载,使转动困难。运行人员发现上述故障时,对高压电动机来讲,应立即拉开电动机的断路器以及隔离开关,检查其定子、转子回路。(2)定子绕组单相接地故障。电动机绕组由于受到各种因素的侵蚀,使其绝缘水平降低。此外,由于电动机长期过负荷运行,会使绕组的绝缘体因长期过热而变的焦脆或脱落。这都会造成电动机定子绕组的单相接地。(3)三相电动机单相运行的故障三相电动机在运行中,如果一相熔断器烧坏或接触不良,隔离开关,熔断器,电缆头以及导线一相接触松动以及定子绕组一相断线,均会造成电动机的单相运行。运行人员根据电动机所产生的异常现象,确认电动机为单相运行时,则应切断电源,使其停止运行。并用兆欧表测量定子回路电阻值,若电阻值很大或无穷大时,则说明该相断线。然后检查定子回路中的熔断器,断路器,隔离开关,电缆头以及接线盒内接线接触是否良好。四、三相异步电动机的铭牌每台电动机的机壳上都有一块铭牌,上面标明该电动机的规格、性能及使用条件,它是我们正确使用电动机的依据。这里对铭牌上主要的技术参数介绍如下。1、型号为了适应不同用途和工作环境需要,三相异步电动机制成不同系列和型号,不同型号的电动机的机座长度、中心高度、转速等技术参数不相同,使用或选购时应注意型号或根据需要查阅相应产品目录和技术手册。2、功率电动机在铭牌规定的运行条件下,正常工作时的输出功率(kw)。3、电压电动机定子绕组的额定线电压(v)。4、电流电动机在额定工作状况下运行时流入定子绕组的线电流(a)。5、转速电动机在额定工作状况下运行时转子每分钟的转数(r/min)。6、接法电动机的接线盒有六个接线端子,需要改变转子当前的转向时,只要把电动机的三根电源线中的任意两根对调一下,就能改变电动机的转向。结论:实践证明,在工农业生产中,根据实际需要,科学地选用三相异步电动机可以提高生产效率,收到很好的经济效益。在运行中对电动机进行科学的维护保养,使电动机长期处于非常好的技术状态,延长使用寿命,提高工农业生产的的效率。是非常有必要的。参考文献:[1] 才家刚.电动机使用与维理技术. 北京:水利水电出版社,1998.[2] 付家才.电机工程实践技术.北京:化学工业出版社,2003[3] 张曾常.电机绕组接线速成.北京:机械工业出版社,1996[4] 松柏.三相电动机修理自学指导.北京:北京科学技术出版社,2001
任何技师论文的写法都是一样的,所不同的是涉及到的文章的范畴和内容不同而已,一般都由标题,摘要,关键词,引言,正文,结束语,参考文献等组成,如果需要可参考些范文
双相电动机原理通电线圈在磁场中受力转动就是说通电线圈会产生磁性,与原有磁场相斥,从而有力使其转动。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用,使电动机转动。它是将电能转变为机械能的一种机器。 电动机使用了电流的磁效应原理,电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。直流电动机原理 直流线圈在磁场中受力只能转半圈,要转一圈须要换向器,使其转过平衡位置自动改变电流方向。 三相交流异步电动机转子转动的原理当磁极沿顺时针方向旋转,磁极的磁力线切割转子导条,导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的,假如磁极不动,转子导条沿逆时针方向旋转,则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下,闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力f,电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,转子就转动起来。
论三相异步电动机维修及故障排除摘要:介绍三相异步电动机的结构特点及损坏情况,根据近几年在三相异步电动机检修中的经验,总结出三相异步电动机的检修方法及在试运转试验中常见的几种故障及排除方法。关键词:三相异步电动机检修定子绕组试验我公司自1993年开始进行三相异步电动机的维修,经过多年的摸索,不断总结实践经验,目前为止三相异步电动机的检修质量和判断故障点的速度都得到了很大的提高,得到了广大客户的认可。三相异步电动机又叫感应电动机,它是一种结构简单、坚固耐用、使用和维护方便、运行可靠的电动机,它主要是由定子和转子组成。目前绝大多数动力设备,如机床、起重设备、运输机械、鼓风机、各种泵类以及日常生活中的电扇、医疗设备等装置中广泛应用。三相异步电动机要定期检修,方能保证可靠运行。它的检修有一般维修,也有恢复性大修。随着使用年限的增长,使用数量的增多,损坏情况也不断增加,恢复性大修数量也逐年上升。我修复过各种大小规格的电动机,功率从~300kW。1结构特点及损坏情况三相异步电动机是由固定部分—定子和转动部分—转子组成的,定子与转子之间留有相对运动所必须的空气隙。定子是电动机的静止部分,主要由定子铁心、定子绕组和机座等部件组成。定子铁心它作为电动机的磁路,一般由~的硅钢片叠压而成,钢片的表面涂有绝缘漆,内圆表面冲有均匀分布的槽,槽内嵌放定子绕组。定子绕组的作用是通入三相交流电流,产生旋转磁场。通常绕组是用高强度漆包线绕制成各种型式的线圈,嵌入定子槽内。机座是固定定子铁心和定子绕组,并以两个端盖支承转子,同时起到保护整个电动机和发散电动机运行中所产生热量的作用。转子是电动机的旋转部分,主要由转子铁心、转子绕组、转轴、端盖等部件组成。转子铁心它作为电动机的磁路是由~的硅钢片叠压而成,固定在转轴上。转子表面冲有均匀分布的槽,槽内嵌放转子绕组。转子绕组用以切割定子磁场,产生感应电势和电流,并在旋转磁场作用下使转子转动。转轴用以传递转矩,支撑转子的重量,一般由钢及合金经过机械加工而成。端盖一般为铸铁件装在机座的两侧,起支撑转子的作用。三相异步电动机主要有下面几种损坏情况:(1)滚动轴承安装不正确造或润滑脂不合适,造成轴和轴承发生磨擦,使轴磨损严重而损坏。(2)定子绕组损坏。主要原因是电机过载、匝间、相间、短路、对地击穿等造成定子绕组损坏。2三相电动机的定期检修为了避免和减少三相异步电动机突然损坏事故,三相异步电动机需要定期保养和检修。如遇有电动机过热和定子绕组绝缘太低时,须立即进行检修。三相异步电动机的检修方法是:将电动机进行解体,对各零件先进行清理,再对它们作表观检查,是否有异常。然后对关键部位的尺寸进行测量,对电机绕组作电气检查。(1)机械检查。检查电机的外壳和端盖是否有裂缝现象,如有裂缝应进行焊接和更换。检查转子由一侧到另一侧的轴向游隙,测量时将长500~600mm的塞尺,塞入定、转子之间,按4个或8个等分位置来测量气隙,然后取其平均值。表1列出了三相异步电动机气隙大小的参考数值,该数值系指两边尺寸的总和。如平均值与参考值偏差较大,则应检查转轴是否弯曲,装配工艺是否妥当。另外用手拨动转子,看是否能转动,如转不动看是否有异物卡住,轴承是否良好。然后根据情况更换轴承、轴套。测量检查叶轮的上、下外止口和与它们相配合的扣环及电机内径的尺寸,这两个配合间隙是否在检修标准规定的范围内,超差时需更换零件或采取其它措施(如:堆焊、镶套)使配合间隙达到规定要求。否则将影响电机的性能、轴向平衡力等。观察检查定、转子的表观情况,尤其要注意焊缝处有无异常情况。(2)电气检查。直流电阻检查:三相电阻的不平衡度不得超过2%。绝缘电阻检查:三相异步电动机绕组的绝缘电阻一般能达到100MΩ以上。如低于5MΩ时需分析原因,绝缘是否受潮,或绕组因绝缘不好而接地等,如经电桥实验检测三相电阻平衡无问题,则纯属绝缘受潮,需进行干燥处理,如定子三相电阻不平衡,则需对电机线圈三相分别做对地耐压实验及匝间实验,查出接地点。多采用F级绝缘。漆包线,槽绝缘、槽楔、绝缘套管、引接线及浸渍漆等均需采用H级绝缘的材料。75kW以下的定子绕组更换大多采用B级绝缘。漆包线,槽绝缘、槽楔、绝缘套管、引接线及浸渍漆等均需采用B级绝缘的材料。电机更换绕组的原则是:按原样修复,尤其是线圈匝数不可随意变动,匝数变化将明显影响电机的主要性能,线径则只要接近原总面积即可,绕组形式、线圈跨距也不要变动。(2)总装和检查性试验。在完成定、转子的修理后,备好合格的轴承、轴套、密封圈等即可进行总装。装配完成后用手转动转子,转动应均匀、灵活,转子应有一定的轴向窜动量,其窜动量应在检修标准规定的范围内:完成总装后再检查一下直流电阻和绝缘电阻等,认为电气性能正常后,将三相异步电动机做耐压实验,最后进行试运转观察其电流、转速、振动等有无异常。4常见试运转试验的故障及排除方法(1)通电后电动机不能转动,但无异响,也无异味和冒烟。则检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,如有则进行修复。(2)通电后电动机不转,然后熔丝烧断则说明可能缺一相电源或定子绕组相间短路、定子绕组接地、定子绕组接线错误等原因。然后一一排除这些故障。首先检查刀闸是否有一相未合好,电源回路是否有一相断线,如有则进行修复电源回路,若无则用兆欧表、万用表、耐压机、匝间试验仪、电桥逐一排除查找出故障点。(3)电动机空载电流不平衡,三相相差大则可能是重绕时,定子三相绕组匝数不相等、绕组首尾端接错、电源电压不平衡、绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。通过绕组匝间冲击耐电压试验仪、电桥试验等逐一排除和消除这些故障。(4)电动机空载电流平衡,但数值大。可能是修复时,定子绕组匝数减少过多,或Y接电动机误接为Δ,或电机装配中,转子装反,使定子铁芯未对齐,有效长度减短。或大修拆除旧绕组时,使用热拆法不当,使铁芯烧损。这些问题则通过逐一排除进行修复,若是匝数减少的问题,则重绕定子绕组恢复正确匝数。若是接法错误,则改接为Y,若是装配错误和铁芯烧损则重3三相异步电动机的恢复性大修绕组损坏的三相异步电动机,需进行恢复性大修。损坏情况一般是定子绕组发生对地、相间击穿,线圈匝间短路,过载而造成绕组烧毁。均需更换定子线圈。(1)定子绕组更换。75kW以上的定子绕组更换大电动机的容量k ~~22~~1520~4050~75100~180200~250正常气隙m 增大的气隙m 正常气隙m 增大的气隙m ~1500r/min电动机转速3000r/min表1三相异步电动机的平均气隙值新装配,检修铁芯等来解决。5结论通过对三相异步电动机的近十年维修,不断总结实践经验,使我公司检修的电动机的质量有了很大的提高。我们不仅初步理顺了电动机的管理体制,建立了一套较规范的检修管理制度,使维修工作走上规范化管理道路。今后我们将通过进一步强化管理,巩固取得的成果,使维修工作再上一个新台阶。