某汽車驅動電機低壓線束破損分析與改進

2018-10-08 09:31:32李巖，李浩，李剛

汽車電器 2018年9期

李巖，李浩，李剛

（長城汽車股份有限公司河北省汽車工程技術研究中心，河北保定 071000）

自進入21世紀以來，中國汽車行業發展迅速，現在中國已經成為世界上最大的汽車消費國之一［1］。傳統的內燃機汽車排放大量的廢氣污染物。在中國城市大氣污染中，汽車尾氣排放所占的比例已經超過70%。在環境污染和能源短缺的壓力下，電動汽車以環境污染低和可持續的特點越來越受到重視。電動汽車已成為解決當今環保和能源等問題的研究熱點［2］。

驅動電機是電動汽車驅動系統的核心部件，其性能的好壞直接影響電動汽車驅動系統的性能，特別是影響電動汽車的最高車速、加速性能及爬坡性能等［3］。目前電動汽車廣泛使用交流電機，主要包括異步電機、開關磁阻電機和永磁電機（包括無刷直流電機和永磁同步電機）［4］。電機在不同工作狀況下運行，會頻繁啟動、停車和急加速，要求電機運行中具有可靠性和容錯能力［5］。因此解決電機運行中出現的問題，提高電機可靠性具有重要的意義。

本文對某新能源汽車驅動電機低壓線束破損問題進行分析，通過查找破損部位，分析旋轉變壓器與溫度傳感器的裝配方式，找到問題根源；通過改進周邊件的結構與線束出線方式進行改進，最終解決問題。

1 問題描述

車輛在下線檢測過程中，無法上高壓電，通過故障檢測為電機旋變信號丟失。對電機進行拆解，發現低壓線束破損，裸露部分與殼體接觸短路，導致故障發生。

電機低壓線束分為旋變線、溫度傳感器線與搭鐵線。其中搭鐵線與殼體搭接，不存在線皮破損發生故障的情況。旋變線破損如圖1所示，溫度傳感器線破損如圖2所示。由于旋變線與溫度傳感器線路徑不完全相同，導致在不同的位置出現破損。因此對旋變線與溫度傳感器線分別分析其破損原因與改進措施。

圖1 旋變線破損

圖2 溫度傳感器線破損

2 旋變線破損問題分析與改進措施

旋變線束由旋轉變壓器中伸出，另一端通過端蓋上的開孔連接電機低壓插接件，如圖3所示。安裝時，首先將旋變線束一端穿過低壓接線盒，其次將旋轉變壓器安裝到定子旋變槽中，再次安裝旋變護蓋，最后安裝旋變線擋板，如圖4所示。

在安裝過程中發現問題，對此進行分析并改進。

1）旋變線束過長，低壓插接件內部狹小，線束受到擠壓易破損，如圖5所示。對此通過縮短外露線束長度的方式可以改進。在端蓋內部將旋變線束折彎，縮短低壓接線盒出口線束的伸出長度，在低壓插接件裝配時線束不再受到擠壓，工藝性得到改善，如圖6、圖7所示。

2）旋變線擋板結構、位置不合理。擋板距離旋變線較近，且彎曲程度大，容易干涉旋變線；擋板邊緣鋒利易劃傷旋變線，如圖8所示。對此通過改進擋板結構，減小彎曲，邊緣打磨、倒角，增大擋板與旋變線的距離，如圖9所示。改進后的擋板不再與旋變線干涉，避免了劃傷旋變線的風險。

3）低壓接線盒內部邊緣無倒角，邊角鋒利易劃傷旋變線。在低壓插接件裝配到電機端蓋過程中，由于線束較多且無防護，將線束推進接線盒內部時，存在線束碰到接線盒邊緣而導致劃破的風險。由于旋變線與溫度傳感器線共同連接到低壓插接件，所以溫度傳感器線也存在低壓接線盒劃傷線束的風險。對于此問題首先要改進低壓接線盒，對其邊緣進行倒角處理，避免劃傷，如圖10所示。其次對線束進行加固，在旋變線與溫度傳感器線外分別套耐磨管包裹，避免線束與接線盒邊緣接觸，如圖11所示。通過對低壓接線盒與線束的改進，有效減小線束劃傷的風險，提升了低壓線束的可靠性。

3 溫度傳感器線破損問題分析與改進措施

溫度傳感器共2個，安裝在電機定子繞組中。溫度傳感器線從繞組側面伸出，沿繞組邊緣布線，如圖12所示。在定子壓裝進殼體時，由于定子最上端為繞組，不能受力，需要工裝一端抵住定子外邊緣，另一端抵住端蓋，進行裝配。工裝邊緣鋒利，與溫度傳感器線有接觸，存在擠傷、劃傷溫度傳感器線的風險，如圖13所示。因此對溫度傳感器出線方式進行改進，線束從繞組上面伸出，由扎帶進行固定，避免了受到工裝劃傷的風險，如圖14所示。

4 結論與展望

驅動電機是電動汽車驅動系統的核心部件，其性能好壞直接影響電動汽車驅動系統的性能，提高電機可靠性具有重要意義。本文對某新能源汽車驅動電機低壓線束破損問題進行分析，首先查找線束破損部位，分析破損原因是線束問題還是周邊件問題；通過改進旋變線擋板、低壓接線盒的結構，并改進旋變線束、溫度傳感器線束的出線方式，最終解決問題。

發展新能源汽車有助于中國實現從汽車大國邁向汽車強國的目標，有助于節約能源和實現可持續發展，有助于解決汽車排氣污染治理，實現環境保護［6］。目前整個電動汽車行業還處于發展階段，電動汽車驅動電機還存在許多需要改進的地方。下一步的工作是分析改變電機內部結構與改變低壓線束布線方式對電機穩定性的影響。