최신 EV 모터 설계의 SiC 구동 효율성

소개: 소개: 고성능 전기차 모터에서 맞춤형 실리콘 카바이드의 중추적인 역할

지속 가능한 운송 수단에 대한 소비자의 요구와 엄격한 배기가스 규제에 힘입어 전기 자동차(EV) 혁명이 빠르게 가속화되고 있습니다. 이러한 변화의 중심에는 성능, 효율성, 신뢰성이 가장 중요한 전기 모터가 있습니다. 첨단 세라믹 소재인 실리콘 카바이드(SiC)가 전기차 모터 설계 및 제조의 판도를 바꾸는 재료로 떠오르고 있습니다. 기존의 실리콘 기반 반도체 및 구조 재료와 달리 SiC는 뛰어난 열 전도성, 더 높은 스위칭 주파수, 더 높은 전력 밀도를 제공합니다. 이는 더 긴 주행거리, 더 빠른 충전 기능, 더 작고 가벼운 파워트레인 시스템을 갖춘 전기차로 직접 연결됩니다. 맞춤형 실리콘 카바이드 제품은 엔지니어가 최신 전기차 모터 환경의 독특하고 까다로운 사양에 맞게 부품을 맞춤 제작할 수 있기 때문에 특히 필수적입니다. 인버터부터 모터 하우징 및 전력 모듈에 이르기까지 SiC 부품은 고온, 고전압, 상당한 기계적 스트레스 등 극한의 조건에서 최적의 성능을 발휘하도록 설계되었습니다. SiC 부품을 맞춤 제작할 수 있는 능력은 정밀한 통합을 보장하여 소재 고유의 이점을 극대화하고 EV 기술의 한계를 뛰어넘습니다. 자동차에서 항공우주에 이르는 다양한 산업에서 열악한 작동 조건을 견디면서 효율성을 개선할 수 있는 소재를 찾으면서 전문적으로 설계된 SiC 솔루션에 대한 수요가 계속 증가하고 있으며, 차세대 고성능 애플리케이션에서 SiC의 중요한 역할이 강조되고 있습니다.

EV 모터를 넘어선 실리콘 카바이드의 주요 응용 분야

실리콘 카바이드가 전기차 모터에 미치는 영향은 매우 크지만, 실리콘 카바이드의 뛰어난 특성 덕분에 여러 까다로운 산업 분야에서 없어서는 안 될 필수 소재입니다. 전기차 모터에 대해 자세히 알아보기 전에 이 첨단 소재의 다재다능함을 인식하는 것이 중요합니다. 반도체 산업에서 SiC는 고순도, 열 안정성, 화학적 공격에 대한 내성으로 인해 웨이퍼, 웨이퍼 캐리어, 화학 기상 증착(CVD) 및 에칭 장비용 부품 제조의 초석입니다. 항공우주 및 방위 분야에서는 경량 갑옷, 광학 시스템용 미러 기판, 고온 가스터빈 및 로켓 노즐의 부품에 SiC를 사용하며, 무게 대비 강도 및 열충격 저항성이 매우 중요합니다. 고온 용광로 건설 및 야금 작업에서 SiC 발열체, 킬른 가구(빔, 롤러, 플레이트), 열전대 보호 튜브는 수명과 에너지 효율을 연장합니다. 전력 전자 산업에서는 실리콘보다 더 높은 전압, 온도 및 주파수에서 작동하는 다이오드, MOSFET 및 전력 모듈에 SiC를 널리 사용하여 더 컴팩트하고 효율적인 전력 변환 시스템을 구현합니다. 또한 내마모성이 뛰어나 산업 기계 및 화학 공정의 기계적 씰, 베어링, 노즐에 이상적입니다. LED 제조에서도 SiC 기판은 GaN 에피택셜 층을 성장시키는 데 사용되어 더 밝고 효율적인 조명 솔루션에 기여합니다. 이러한 광범위한 적용성은 고성능 기술 세라믹으로서 SiC의 근본적인 장점을 강조합니다.

전기차 모터에 맞춤형 실리콘 카바이드를 선택해야 하는 이유는?

전기 자동차 모터의 특정 작동 조건(고온, 빠른 열 순환, 높은 전기장, 상당한 기계적 응력)은 기존 옵션의 성능을 뛰어넘는 소재를 요구합니다. 맞춤형 실리콘 카바이드(SiC) 부품은 이러한 까다로운 환경에 적합한 강력한 이점을 제공하므로 최고의 전기차 성능과 신뢰성을 추구하는 엔지니어가 선호하는 선택입니다.

• 우수한 열 관리: SiC는 매우 높은 열전도율(무게 기준으로 알루미늄이나 구리보다 3~5배 높은 경우가 많음)과 뛰어난 열충격 저항성을 가지고 있습니다. 이는 EV 모터에서 인버터 베이스 플레이트나 직접 냉각 요소와 같은 SiC 부품이 전력 전자 장치와 모터 권선에서 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있음을 의미합니다. 따라서 더 차가운 작동, 주변 부품의 신뢰성 향상, 과열 없이 전력 밀도를 높일 수 있는 잠재력을 제공합니다.
• 향상된 전력 밀도 및 효율성: SiC 기반 전력 모듈(인버터 및 컨버터)은 기존 실리콘(Si) 디바이스보다 훨씬 높은 스위칭 주파수와 온도에서 작동할 수 있습니다. 따라서 더 작고 가벼우며 효율적인 전력 전자 장치를 만들 수 있어 전기차의 전체 무게, 주행 거리, 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 이점을 극대화하려면 맞춤형 SiC 기판과 패키징 재료가 중요합니다.
• 뛰어난 기계적 특성: SiC는 높은 경도, 우수한 내마모성, 높은 탄성률을 자랑합니다. 베어링, 씰 또는 잠재적으로 통합된 하우징 요소와 같이 모터 내부 또는 모터와 관련된 구조 부품의 경우, 특히 마모성 입자나 마찰이 심한 환경에서 맞춤형 SiC 부품은 뛰어난 내구성과 수명을 제공할 수 있습니다.
• 전기 절연 및 고전압 기능: 많은 SiC 배합은 고온에서 우수한 전기 절연 특성을 제공하며, 이는 EV 파워트레인의 컴팩트한 공간 내에서 고전압 부품을 분리하는 데 매우 중요합니다. 맞춤형 설계를 통해 절연 경로와 연면거리를 최적화할 수 있습니다.
• 화학적 불활성: SiC는 냉각수, 윤활유 및 자동차 환경에서 발견되는 기타 화학 물질에 대한 내성이 매우 뛰어납니다. 이러한 화학적 불활성은 장기적인 안정성을 보장하고 중요 부품의 성능 저하를 방지하여 모터의 전체 수명에 기여합니다.
• 커스터마이징을 통한 디자인 유연성: The ability to procure custom SiC components allows engineers to design parts optimized for specific functions and spatial constraints within the EV motor assembly. This includes complex geometries, integrated features, and precise interfaces, which might not be achievable with off-the-shelf solutions. This is where partnering with a specialist like Sicarb Tech for expert customizing support 를 사용하면 상당한 디자인 이점을 얻을 수 있습니다.

자동차 회사는 맞춤형 SiC를 선택함으로써 EV 모터 설계의 한계를 뛰어넘어 더 높은 효율, 더 높은 전력 밀도, 향상된 열 관리 및 향상된 내구성을 달성하여 우수한 전기 자동차에 기여할 수 있습니다.

EV 모터 부품에 권장되는 SiC 등급

적절한 등급의 실리콘 카바이드를 선택하는 것은 EV 모터 부품의 성능과 수명을 최적화하는 데 매우 중요합니다. 제조 공정에 따라 다양한 특성을 가진 SiC 소재가 생산되므로 특정 등급은 모터 및 관련 전력 전자 장치 내의 특정 애플리케이션에 더 적합합니다. 주요 고려 사항으로는 열 전도성, 전기 저항, 기계적 강도, 비용 효율성 등이 있습니다.

SiC 등급	주요 특징	일반적인 전기차 모터 관련 애플리케이션	장점
소결 실리콘 카바이드(SSC/SSiC)	High density (>98%), excellent strength, high thermal conductivity, exceptional wear and corrosion resistance. Typically fine-grained.	파워 모듈 기판, 방열판, 정밀 기계식 씰, 베어링, 경량 구조 부품.	우수한 기계적 특성, 뛰어난 열 성능, 고순도.
반응 결합 탄화 규소(RBSC / SiSiC)	유리 실리콘(일반적으로 8~15%) 함유, 우수한 열전도율, 우수한 내마모성, 복잡한 형상 가능, 상대적으로 낮은 제조 비용.	대형 구조 부품, 열교환기, 복잡한 형상을 필요로 하는 부품 등 비용이 중요한 요소입니다.	복잡한 형상, 우수한 내열성, 우수한 치수 안정성을 위해 비용 효율적입니다.
질화물 결합 탄화규소(NBSC)	다공성 구조, 우수한 열충격 저항성, 고온에서 우수한 강도, 용융 금속에 대한 내성.	모터에 직접적으로 사용되는 경우는 드물지만, 모터 부품 제조의 고정 장치나 툴링에 사용될 수 있습니다. 야금 애플리케이션에서 더 많이 사용됩니다.	뛰어난 열 충격 저항성, 고온 강도.
재결정 탄화규소(RSiC)	높은 다공성(10~20%), 우수한 내열 충격성, 매우 높은 온도에 적합합니다.	발열체(테스트 장비용), 모터 부품 가공용 가마 가구.	열 충격에 대한 내성이 뛰어나며 매우 높은 온도에서도 안정적입니다.
CVD 탄화규소(CVD-SiC)	초고순도, 이론적으로 조밀함, 뛰어난 표면 마감, 뛰어난 내화학성.	부품의 보호 코팅, 고순도 반도체 애플리케이션(모터 구조에 직접적이지 않고 칩 레벨에 더 많이 적용됨).	최고 순도, 탁월한 내화학성 및 표면 특성.
직접 소결 실리콘 카바이드(DSSC)	소결 보조제 없이 고밀도를 달성하여 열적 및 전기적 특성을 향상시킵니다.	고성능 방열판, 최대 열 방출을 요구하는 전력 전자기기용 기판.	열전도율이 매우 높고 전기적 특성이 뛰어납니다.

대부분의 EV 모터 애플리케이션, 특히 모터를 제어하는 전력 전자 모듈(인버터, 컨버터)의 경우 소결 실리콘 카바이드(SSiC)와 잠재적으로 고성능 등급의 반응 결합 실리콘 카바이드(RBSC)가 주요 후보입니다. SSiC는 기판과 열 스프레더에 열 전도성, 기계적 강도, 전기 절연성을 가장 잘 조합한 소재입니다. RBSC는 비용 효율성과 우수한 열적 특성이 유리한 더 크고 복잡한 형상의 경우 좋은 대안이 될 수 있습니다. 선택은 궁극적으로 EV 모터 부품의 특정 성능 요구 사항, 작동 조건 및 비용 목표에 따라 달라집니다. 최적의 소재를 선택하려면 경험이 풍부한 SiC 소재 전문가와 상담하는 것이 중요합니다.

EV 모터의 SiC 부품 설계 고려 사항

EV 모터용 실리콘 카바이드로 부품을 설계하려면 재료의 고유한 특성, 특히 경도와 취성, 뛰어난 열 및 전기적 성능을 신중하게 고려해야 합니다. 효과적인 설계는 까다로운 자동차 환경 내에서 제조 가능성, 신뢰성 및 최적의 성능을 보장합니다.

• 단순성 및 제조 가능성: SiC는 복잡한 모양으로 만들 수 있지만, 일반적으로 더 단순한 형상이 제조 비용 면에서 더 효율적입니다. 응력 집중 지점이 될 수 있는 날카로운 내부 모서리와 단면의 급격한 변화를 최소화합니다. 가능한 경우 넉넉한 반경을 포함하세요. 맞춤형 SiC 제조업체와의 초기 협업은 중요한 DFM(제조용 설계) 피드백을 제공할 수 있습니다.
• 취성 관리: 금속과 달리 SiC는 파단 전에 소성 변형이 일어나지 않습니다. 따라서 가능한 경우 인장 응력을 피하고 충격 하중으로부터 부품을 보호하여 이를 고려한 설계를 해야 합니다. 압축 하중 설계를 고려하세요. 유한 요소 분석(FEA)은 응력이 높은 영역을 식별하고 형상을 최적화하여 재료의 강도 한계 내에서 잘 유지되도록 하는 데 매우 중요합니다.
• 벽 두께 및 종횡비: 달성 가능한 최소 벽 두께는 SiC 등급과 제조 공정에 따라 다릅니다(예: SSiC 대 RBSC). 매우 얇은 단면 또는 매우 높은 종횡비는 생산이 어렵고 비용이 많이 들며 파손될 가능성이 높을 수 있습니다. 견고하고 잘 지지되는 구조를 목표로 하세요.
• 다른 재료와의 통합: EV 모터에는 다양한 소재의 어셈블리가 포함됩니다. SiC와 인접한 금속 부품(예: 구리 버스바, 알루미늄 하우징) 간의 열팽창 계수(CTE) 불일치를 고려해야 합니다. 차동 팽창을 수용하고 응력 축적을 방지하기 위해 규정을 준수하는 중간층, 브레이징 기술 또는 기계적 클램핑 설계가 필요할 수 있습니다.
• 전력 모듈을 위한 전기 설계: 전력 모듈의 SiC 기판의 경우 기생 인덕턴스 및 커패시턴스를 최소화하면서 최적의 전류 경로를 위한 레이아웃을 고려하세요. 고전압 절연을 위해 적절한 연면거리와 이격 거리를 확보해야 합니다. SiC의 우수한 유전체 강도를 활용할 수 있지만 여전히 신중한 설계가 가장 중요합니다.
• 열 관리 기능: 열 전도성 이점을 극대화할 수 있도록 SiC 부품을 설계하세요. 여기에는 통합 냉각 채널(액체 냉각용), 열 방출을 위한 최적화된 표면적 또는 열 발생 장치에 대한 직접 결합 경로가 포함될 수 있습니다.
• 허용 오차 및 인터페이스: 기능에 달성 가능하고 필요한 허용 오차를 지정합니다. 공차가 지나치게 엄격하면 제조 비용이 크게 증가합니다. 중요한 인터페이스 표면과 필요한 평탄도 또는 마감을 명확하게 정의합니다.
• 가장자리 조건: 모서리를 모따기하거나 반지름을 만들면 가공 또는 취급 중에 발생할 수 있는 잠재적인 균열 시작 지점을 제거하여 SiC 부품의 강도를 향상시킬 수 있습니다. 이는 기계적 또는 열적 스트레스를 받는 부품에 특히 중요합니다.

EV 모터에서 SiC를 사용한 성공적인 설계는 소재의 뛰어난 성능과 실용적인 제조 및 조립 고려 사항의 균형을 맞추는 총체적인 프로세스입니다. 설계 주기 초기에 소재 전문가와 협력하는 것이 SiC의 잠재력을 최대한 활용하기 위한 핵심입니다.

SiC EV 모터 부품의 공차, 표면 마감 및 치수 정확도

정밀한 치수 정확도, 지정된 공차 및 적절한 표면 마감을 달성하는 것은 EV 모터의 실리콘 카바이드 부품의 기능과 신뢰성을 위해 매우 중요합니다. SiC의 극한의 경도를 고려할 때 가공 및 마감 공정은 전문화되어 있으며 부품의 최종 비용과 성능에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 엔지니어와 조달 전문가는 이러한 기능과 한계를 이해하는 것이 필수적입니다.

허용 오차:

• 소결된 공차: 소결로에서 직접 나온 부품(SSiC 또는 RBSC의 경우)은 크기, 복잡성 및 특정 SiC 등급에 따라 일반적으로 치수의 ±0.5% ~ ±2% 범위의 더 넓은 공차를 갖습니다. 많은 애플리케이션의 경우 소결 공차가 충분하고 비용 효율적일 수 있습니다.
• 가공된 공차: 베어링 표면, 씰 표면 또는 전력 모듈 어셈블리의 정밀한 인터페이스와 같이 더 높은 정밀도가 요구되는 애플리케이션의 경우 SiC 부품은 다이아몬드 연삭을 거칩니다. 가공 공차가 훨씬 더 엄격해질 수 있습니다:
  • 표준 접지 공차: ±0.025mm ~ ±0.05mm(±0.001″ ~ ±0.002″)는 일반적으로 달성할 수 있는 공차입니다.
  • 정밀한 연삭 공차: 특수 공정과 비용 증가를 통해 ±0.005mm~±0.01mm(±0.0002″ ~ ±0.0004″)까지 달성할 수 있습니다.
  • 초정밀: 0.005mm 미만의 허용 오차는 가능하지만 고도로 전문화된 장비가 필요하며 비용과 리드 타임에 상당한 영향을 미칩니다.

표면 마감:

• 소결된 그대로의 마감: 소결 소결 SiC 부품의 표면 마감은 일반적으로 성형 방법과 SiC 등급에 따라 Ra 1.0µm ~ Ra 5.0µm(40µin ~ 200µin) 범위입니다.
• 지상 마감: 다이아몬드 연삭은 Ra 0.2µm ~ Ra 0.8µm(8µin ~ 32µin) 범위의 표면 마감을 생성할 수 있습니다. 이는 종종 동적 씰 표면과 우수한 열 접촉이 필요한 인터페이스에 적합합니다.
• 랩핑/폴리싱 마감: 칩을 직접 부착하는 고성능 기판이나 광학 등급 마감(일반적인 모터 부품에서는 덜 일반적이지만)과 같이 매우 매끄럽고 평평한 표면을 요구하는 애플리케이션의 경우 랩핑 및 폴리싱을 통해 Ra 0.025 µm(1 µin) 미만의 표면 마감을 달성할 수 있습니다. 이러한 공정에는 상당한 비용이 추가됩니다.

치수 정확도 및 안정성:

실리콘 카바이드는 낮은 열팽창 계수와 높은 강성으로 인해 넓은 온도 범위에서 뛰어난 치수 안정성을 보여줍니다. 필요한 치수로 제조된 SiC 부품은 상당한 열 및 기계적 부하에도 모양과 크기를 유지하므로 정밀 EV 모터 어셈블리에서 매우 중요한 이점을 제공합니다. 핵심은 초기 제조 정확도가 설계 요구 사항을 충족하는지 확인하는 것입니다.

조달 및 디자인에 대한 주요 고려 사항:

• 필요한 정밀도만 지정합니다: 공차 또는 표면 마감을 과도하게 지정하면 SiC 가공의 어려움으로 인해 제조 비용이 크게 증가합니다. 엄격한 제어가 필요한 중요한 치수와 표면을 명확하게 식별합니다.
• 공급업체와 상담: 구체적인 요구 사항을 SiC 부품 공급업체와 논의하세요. 공급업체는 특정 제조 공정 및 재료 등급에 대해 달성 가능한 허용 오차 및 마감에 대한 지침을 제공할 수 있습니다.
• 검사 및 계측: 공급업체가 지정된 치수 및 표면 특성을 검증할 수 있는 적절한 계측 기능(예: CMM, 프로파일로미터, 간섭계)을 갖추고 있는지 확인합니다.

성능 요구 사항과 제조 가능성 간의 적절한 균형을 맞추는 것이 전기차 모터의 맞춤형 SiC 부품의 핵심입니다. 설계 단계에서 공차, 표면 마감, 치수 정확도 사양에 세심한 주의를 기울이면 더욱 안정적이고 비용 효율적인 부품을 만들 수 있습니다.

EV 모터에서 SiC의 후처리 요구 사항

실리콘 카바이드의 고유한 특성은 인상적이지만, 특히 전기차 모터의 까다로운 환경에서는 성능과 내구성을 향상시키거나 다른 부품과의 통합을 가능하게 하기 위해 특정 후처리 단계가 필요한 애플리케이션이 많습니다. 이러한 공정은 SiC 부품의 특정 기능에 맞게 맞춤화되며 정밀 가공에서 표면 처리에 이르기까지 다양합니다.

• 그라인딩 및 랩핑: 앞서 언급했듯이 SiC는 경도가 매우 높기 때문에 다이아몬드 연삭은 엄격한 치수 공차와 특정 표면 마감을 달성하기 위한 주요 방법입니다. 전력 전자기기용 기판이나 정밀 씰 표면과 같이 매우 평평하고 매끄러운 표면이 필요한 경우 연삭 후 래핑을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 최적의 열 접촉 또는 씰링 성능을 보장합니다.
• 연마: 거울이나 특정 유형의 센서(대량 모터 부품의 경우 덜 일반적이지만)와 같은 매우 특정한 애플리케이션의 경우 연마를 통해 표면 마감을 광학 품질로 더욱 향상시킬 수 있습니다. 이는 고도로 전문화되고 비용이 많이 드는 공정입니다.
• 모따기 및 모서리 라운딩: SiC의 취성을 완화하고 칩핑 또는 균열 발생 위험을 줄이기 위해 가장자리와 모서리를 모따기하거나 반경 처리하는 경우가 많습니다. 이는 취급 스트레스나 사용 중 하중을 받는 부품의 기계적 견고성을 개선하기 위한 중요한 단계입니다.
• 청소: SiC 부품 표면의 오염 물질, 가공 잔여물 또는 입자상 물질을 제거하려면 철저한 세척이 필수적입니다. 이는 고전압 애플리케이션에 사용되는 부품이나 다른 재료에 강력하게 접착해야 하는 부품에 특히 중요합니다. 다양한 수성 및 용매 기반 세척 공정이 사용되며, 때로는 초음파 교반이 포함됩니다.
• 표면 처리/실링(일부 RBSC 등급의 경우): 특정 등급의 반응 결합 실리콘(RBSC)에는 고유한 다공성 또는 노출된 자유 실리콘이 있을 수 있습니다. 특정 화학적 환경이나 밀폐성이 중요한 경우 표면 밀봉 처리 또는 코팅이 적용될 수 있습니다. 그러나 많은 EV 모터 애플리케이션의 경우 고밀도 SSiC 또는 최적화된 RBSC 등급은 이를 필요로 하지 않을 수 있습니다.
• 금속화: 전력 모듈에 사용되는 SiC 기판(예: 직접 본딩 구리(DBC) 또는 액티브 메탈 브레이징(AMB))의 경우 금속화는 중요한 후처리 단계입니다. 여기에는 반도체 다이와 전기 리드의 납땜 또는 브레이징을 가능하게 하는 금속(예: 티타늄, 니켈, 구리, 은) 층을 SiC 표면에 적용하는 것이 포함됩니다. 이 프로세스는 전기 연결과 열 방출을 용이하게 합니다.
• 브레이징 또는 결합: 맞춤형 SiC 부품은 종종 금속(예: 코바, 밀폐 씰 또는 전기 피드스루용 구리 합금) 또는 기타 세라믹과 같은 다른 재료에 접합해야 하는 경우가 많습니다. 일반적으로 활성 브레이즈 합금을 사용하는 특수 브레이징 기술이 사용되며, 대기와 온도를 정밀하게 제어해야 합니다.
• 레이저 가공/드릴링: 기존 연삭으로는 어렵거나 불가능한 미세한 피처, 작은 구멍 또는 복잡한 패턴을 만들려면 레이저 가공을 활용할 수 있습니다. 이는 높은 정밀도를 제공하지만 대량의 재료를 제거할 때 속도가 느리고 비용이 많이 들 수 있습니다.
• 검사 및 품질 관리: 전통적인 의미의 '가공' 단계는 아니지만, 엄격한 검사(중요 부품에 대한 치수, 육안, X-레이 또는 음향 현미경과 같은 NDT)는 부품의 조립 승인 전에 중요한 사후 처리 품질 보증 조치입니다.

특정 후처리 요구 사항은 SiC 등급, 부품의 설계 및 EV 모터 시스템 내에서 의도된 기능에 따라 크게 달라집니다. 이러한 미묘한 차이를 이해하는 기술 세라믹 전문가와의 협업은 최종 SiC 부품이 모든 성능 및 신뢰성 기준을 충족하도록 보장하는 데 매우 중요합니다.

SiC EV 모터 통합의 일반적인 과제와 이를 극복하는 방법

실리콘 카바이드 부품을 전기차 모터에 통합하는 것은 상당한 이점을 제공하지만 엔지니어가 해결해야 할 몇 가지 과제를 제시하기도 합니다. 이러한 잠재적 장애물을 이해하고 효과적인 완화 전략을 구현하는 것이 성공적인 도입을 위한 핵심입니다.

• 취성 및 골절 인성:도전: SiC는 금속에 비해 파단 인성이 낮은 부서지기 쉬운 소재입니다. 따라서 충격 하중, 높은 인장 응력 또는 응력 집중을 받으면 치명적인 고장이 발생하기 쉽습니다.

  완화:

  • 필렛과 반경을 사용하고, 날카로운 모서리를 피하고, 가능한 경우 압축 하중을 고려한 설계 등 견고한 설계 원칙을 적용하세요.
  • 철저한 유한 요소 분석(FEA)을 수행하여 응력 집중을 식별하고 최소화합니다.
  • 우발적인 손상을 방지하기 위해 신중한 취급 및 조립 절차를 이행하세요.
  • 내충격성이 주요 관심사인 경우 강화된 SiC 등급 또는 복합재를 고려할 수 있지만, 다른 특성과 상충될 수 있습니다.
  • 규정을 준수하는 마운팅 또는 충격 흡수 재료로 SiC 부품을 보호하세요.
• 가공 복잡성 및 비용:도전: SiC는 경도가 매우 높기 때문에 가공(연삭, 래핑)에 많은 시간이 소요되고 전문적이며 비용이 많이 들기 때문에 다이아몬드 툴링과 전문 지식이 필요합니다.

  완화:

  • 제조 가능성을 위한 설계(DFM): 형상을 단순화하고, 필요한 만큼만 공차를 지정하며, 가능한 경우 그물 모양에 가까운 성형 기술을 활용합니다.
  • 비용 효율적인 생산을 위해 최적화하려면 설계 단계 초기에 SiC 제작 전문가와 상담하세요.
  • 더 낮은 넷 성형 비용을 제공할 수 있는 대체 SiC 등급(예: 속성이 충분하다면 복잡한 형상을 위한 RBSC)을 살펴보세요.
• 열팽창 불일치(CTE):도전: SiC는 모터 하우징, 버스바 또는 방열판에 일반적으로 사용되는 금속(예: 구리, 알루미늄)에 비해 CTE가 상대적으로 낮습니다. 온도 변동은 인터페이스에 상당한 스트레스를 유발하여 박리 또는 고장을 일으킬 수 있습니다.

  완화:

  • 호환되는 인터레이어(예: 흑연 호일, 특수 접착제)를 사용하여 차동 팽창을 수용합니다.
  • CTE 불일치를 관리할 수 있는 엄선된 브레이징 합금으로 액티브 메탈 브레이징과 같은 고급 접합 기술을 사용합니다.
  • 약간의 움직임을 허용하거나 스트레스 완화 기능을 통합하는 기계식 클램핑 시스템을 설계하세요.
  • 가능한 경우 자료를 더 가깝게 일치시키거나 인터페이스를 등급화합니다.
• 가입 및 조립:도전: SiC와 다른 재료(금속, 기타 세라믹) 사이에 안정적이고 강도가 높으며 종종 밀폐된 접합부를 만드는 것은 복잡할 수 있습니다.

  완화:

  • SiC에 적합한 특수 브레이징(예: 활성 금속 브레이징), 확산 본딩 또는 접착 본딩 기술을 활용합니다.
  • SiC 및 결합 구성 요소의 표면을 꼼꼼하게 준비합니다.
  • Work with suppliers experienced in SiC joining technologies. Some companies, like Sicarb Tech, offer comprehensive support from material to integrated product solutions.
• 비용:도전: 고순도 SiC 원자재와 특수한 공정이 필요하기 때문에 일반적으로 SiC 부품은 기존 소재보다 초기 비용이 더 많이 듭니다.

  완화:

  • 총소유비용(TCO)에 집중하세요: SiC의 장점(높은 효율성, 냉각 필요성 감소, 수명 연장)은 초기 구성 요소 비용을 상쇄하는 시스템 수준의 비용 절감으로 이어질 수 있습니다.
  • SiC의 특성이 뚜렷한 이점을 제공하는 경우에만 사용하도록 설계를 최적화하세요.
  • 생산량을 늘려 규모의 경제를 활용하세요.
  • 특정 애플리케이션에 더 비용 효율적인 다양한 SiC 등급을 살펴보세요.
• 공급업체의 전문성 및 신뢰성:도전: SiC 제조에 대한 깊은 전문 지식, 일관된 품질 관리, 자동차 수요에 맞게 생산을 확장할 수 있는 능력을 갖춘 공급업체를 찾는 것은 어려울 수 있습니다.

  완화:

  • 기술 역량, 품질 인증(예: 자동차의 경우 IATF 16949), 실적 및 역량을 기준으로 잠재 공급업체를 철저히 검증합니다.
  • 디자인 지원 및 재료 선택 가이드를 제공할 수 있는 파트너를 찾습니다.

이러한 과제를 극복하려면 스마트한 설계, 신중한 재료 선택, 첨단 제조 기술, 강력한 공급업체 파트너십이 결합되어야 합니다. EV 모터에서 SiC가 제공하는 성능 향상은 종종 이러한 통합 장애물을 해결하는 데 필요한 엔지니어링 노력을 정당화합니다.

EV 모터 부품에 적합한 SiC 공급업체를 선택하는 방법

올바른 실리콘 카바이드 공급업체를 선택하는 것은 전기차 모터 프로젝트의 성공에 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 결정입니다. 대량 생산, 엄격한 품질 표준, 비용 민감성, 장기적인 신뢰성 등 자동차 산업의 고유한 요구사항은 단순한 부품 제조업체 이상의 공급업체를 필요로 합니다. 공급업체는 전략적 파트너여야 합니다. 살펴봐야 할 사항은 다음과 같습니다:

• 기술 전문 지식 및 재료 지식:
  공급업체는 다양한 SiC 등급(SSiC, RBSC 등), 특성, 특정 EV 모터 애플리케이션(예: 파워 모듈 기판, 기계적 씰, 방열판)에 대한 적합성에 대한 깊은 지식을 보유하고 있어야 합니다. 또한 재료 선택 및 설계 최적화에 대한 전문적인 조언을 제공할 수 있어야 합니다.
• 사용자 지정 기능:
  전기차 모터 부품은 기성품이 거의 없습니다. 복잡한 형상을 엄격한 허용 오차에 맞춰 생산할 수 있는 맞춤형 SiC 제품 제조 전문 공급업체를 찾아야 합니다. 엔지니어링 팀은 설계에 대해 협업하고 DFM(제조 가능성을 위한 설계) 인사이트를 제공할 수 있어야 합니다.
• 제조 역량 및 확장성:
  제조 시설, 장비, 프로세스를 평가하세요. 프로토타입 물량을 처리할 수 있을 뿐만 아니라 자동차 부문에서 요구하는 대량 생산까지 늘릴 수 있나요? 자동차 등급 SiC 부품의 대량 주문에 대한 생산 능력과 리드 타임을 파악합니다.
• 필요한 것과 유사한 크기와 복잡성의 부품에 대한 경험이 있습니까?
  엄격한 품질 관리는 타협할 수 없습니다. 공급업체가 강력한 품질 관리 시스템을 갖추고 있는지, 가급적이면 ISO 9001과 같은 표준 인증을 받았는지, 자동차 공급업체의 경우 IATF 16949 인증을 받았는지 확인합니다. 검사 프로세스, 계측 장비 및 자재 추적성에 대해 문의하세요.
• 연구 개발 초점:
  A supplier committed to R&D is more likely to offer cutting-edge materials and solutions. This is particularly important in the rapidly evolving EV space.
• 공급망 안정성 및 신뢰성:
  공급업체의 원자재 소싱, 공급망의 견고성 및 비상 계획을 평가하여 중단 없는 공급을 보장합니다. 이는 자동차 산업에서 생산 일정을 유지하는 데 매우 중요합니다.
• 위치 및 지원:
  공급업체의 위치와 필요한 경우 현지 기술 지원을 제공할 수 있는 능력을 고려하세요. 예를 들어, 중국 웨이팡시는 실리콘 카바이드 맞춤형 부품 제조의 중요한 허브로 부상하여 중국 전국 SiC 생산량의 80% 이상을 차지하는 40개 이상의 SiC 생산 기업을 유치하고 있습니다. 이러한 집중은 전문성과 공급망 효율성의 풍부한 생태계를 조성합니다.