揭秘扁線電機(jī)定子核心制造工藝

“2021年11月15日起，國(guó)內(nèi)首批進(jìn)口氫燃料電池車在遼港集團(tuán)大連港以公路運(yùn)輸方式陸續(xù)發(fā)往北京市區(qū)、延慶及張家口冬奧組委指定的交通場(chǎng)站。該批氫燃料電池車共計(jì)140輛，為豐田汽車旗下的第二代MIRAI氫燃料電池車，將服務(wù)于北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)。說(shuō)明我國(guó)更加重視新能源的多元化發(fā)展，但是目前氫能源在制作氫燃料過(guò)程、燃料存儲(chǔ)、加氫站、質(zhì)子交換膜、燃料電池電堆等核心技術(shù)方面仍需提升。也就是說(shuō)氫燃料車輛從小范圍試點(diǎn)到大范圍應(yīng)用還存在一定問(wèn)題，在工業(yè)制造領(lǐng)域這往往正是最為艱難的過(guò)程。

對(duì)于目前電機(jī)圈很火的扁線電機(jī)來(lái)說(shuō)也是如此，在大眾看來(lái)，圓線電機(jī)與扁線電機(jī)的區(qū)別僅僅是外觀上的變化以及幾個(gè)關(guān)鍵數(shù)字的變動(dòng)，但是對(duì)于制造企業(yè)正是這一種改變使得整個(gè)工藝流程以及生產(chǎn)設(shè)備都需要進(jìn)行調(diào)整。

由于其對(duì)于生產(chǎn)穩(wěn)定性和合格率有著極為嚴(yán)格的要求，所以繼續(xù)采用圓線電機(jī)低自動(dòng)化生產(chǎn)并不實(shí)際，目前藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化流程，藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)扁線定子制造步驟如下：

1 插紙工序

扁線電機(jī)插紙工序主要包括紙成型、裁紙以及插紙，常見(jiàn)的槽紙成型工藝有冷成型、熱成型，關(guān)于紙的形狀主要有O型、C型、B型、S型，常見(jiàn)的為O型，B型和S型能顯著提高絕緣性能，但是制造工藝較為復(fù)雜。

2 PIN線圈成型

PIN線圈需要經(jīng)過(guò)較直、去漆皮、裁剪、成型等系列工藝，一般采用激光去漆皮以及機(jī)械去漆皮，成型工藝主要有沖壓成型以及彈簧機(jī)技術(shù)成型等。

3 線圈插入

將發(fā)卡線圈插到仿形工裝內(nèi)，再將所有發(fā)卡線圈整體抓緊插入到鐵芯中，并壓入到相應(yīng)的設(shè)計(jì)尺寸，這部分工藝中跨層自動(dòng)插入已經(jīng)從2層、4層升級(jí)為最新的6層8層工藝。

4 擴(kuò)口、扭頭、焊接

擴(kuò)口：將裝有定子的夾具定位機(jī)構(gòu)移至待分層擴(kuò)口工位，擴(kuò)口機(jī)構(gòu)套住除最內(nèi)兩層以外的所有層扁線上端，并拉動(dòng)扁線向外移動(dòng)，相繼完成所有層扁線的擴(kuò)口。

扭頭：將扭頭機(jī)構(gòu)和定子移至工作位，擴(kuò)口機(jī)構(gòu)伸出抵住最內(nèi)側(cè)兩層扁線的端部，使最內(nèi)兩層扁線端部對(duì)準(zhǔn)扭頭機(jī)構(gòu)，然后擴(kuò)口機(jī)構(gòu)從扁線上端移走并收縮退回，再使最內(nèi)兩層扁線端部插入扭頭機(jī)構(gòu)，扭頭機(jī)構(gòu)的內(nèi)模和外模朝相反的方向旋轉(zhuǎn)，完成最內(nèi)兩層扁線的扭頭工序，再次完成所有扁線的扭頭。

焊接：現(xiàn)有的焊接方式主要有激光焊或氬弧焊，這兩種方法均是通過(guò)瞬間高溫將銅熔化而形成焊點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)繞組的電氣連接。同時(shí)也有其他企業(yè)采用CMT冷焊或其他焊接方法。

5 涂敷、浸漆

生產(chǎn)工藝流程：涂敷上料＞電樞預(yù)熱＞電樞涂覆＞電樞固化＞涂敷下料＞電樞滴漆前稱重＞電樞滴漆前掃碼＞電樞滴漆上料＞電樞預(yù)熱＞電樞滴漆＞電樞凝膠固化＞電樞下料＞電樞滴漆后稱重等。

涂敷材料目前主要有粉末和液態(tài)2種；浸漆工藝主要包括傳統(tǒng)的浸漆、真空浸漆、真空壓力浸漆、滴浸等，以及EUV浸漆工藝。

6 定子灌封

長(zhǎng)期以來(lái)，相關(guān)制造企業(yè)都面臨著電機(jī)熱管理的挑戰(zhàn)。新能源汽車日益增長(zhǎng)的功率密度要求電機(jī)擁有更好的散熱性能，因而電機(jī)一直依賴?yán)鋮s系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱管理。

針對(duì)目前電機(jī)制造主流的浸漬工藝散熱性能較差、易破損、不耐有機(jī)機(jī)油等問(wèn)題，藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)采用定子繞組端部真空灌封工藝。

所用的灌封樹(shù)脂（膠）要求具備特性：①固化前應(yīng)具有較好的流動(dòng)性，可滲透到繞組表面凹凸不平的縫隙中，灌封后工件外表面應(yīng)光滑平整，使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有基本相同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小電機(jī)在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向突然變化時(shí)由于機(jī)械應(yīng)力突熱變化引起的振動(dòng)，減小冷卻介質(zhì)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分產(chǎn)生的阻力。②對(duì)電機(jī)繞組應(yīng)具有較強(qiáng)的粘接力，并具有較強(qiáng)的耐冷熱沖擊韌性和足夠高的機(jī)械強(qiáng)度。③應(yīng)具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，以減小灌封膠內(nèi)、外表面的溫差，一方面可將電機(jī)繞組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量快速傳導(dǎo)到工件的外表面。另一方面可減小由于溫差引起的內(nèi)應(yīng)力。④具有良好的電絕緣性能和酎油性。灌封后電機(jī)定子形成一個(gè)整體，散熱和定子模態(tài)剛度與阻尼性能有所提升，溫升和振動(dòng)噪聲降低，防潮性、抗震性、耐電暈性能有所提升。

7 結(jié)語(yǔ)

截至2021年藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)在扁線電機(jī)項(xiàng)目花費(fèi)近20年時(shí)間，研發(fā)投入上億元，建成年產(chǎn)20萬(wàn)臺(tái)扁線電機(jī)生產(chǎn)線，憑借出色的產(chǎn)品性能及可靠性，目前已和一汽解放、北汽福田等國(guó)內(nèi)多家知名商用車主機(jī)廠建立同步研發(fā)合作關(guān)系。相信未來(lái)藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)將與更多的合作伙伴一同推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)添磚加瓦。不積跬步無(wú)以至千里，今天不論是社會(huì)意識(shí)還是技術(shù)都在慢慢進(jìn)步，在追求高效節(jié)能的道路上，藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)、天津松正、方正電機(jī)等生產(chǎn)企業(yè)并沒(méi)有停下腳步，大到扁線技術(shù)的應(yīng)用落地，小到散熱降噪的精巧設(shè)計(jì)，正是這些一點(diǎn)又一點(diǎn)的技術(shù)進(jìn)步，才催生了電機(jī)低效到高效的質(zhì)變?；蛟S今后每一點(diǎn)性能效率的突破都會(huì)愈加艱難，但是我們相信在點(diǎn)點(diǎn)滴滴的積累后，我們終會(huì)完成我們碳中和目標(biāo)，真正讓人與自然和諧共存。