驱动电机如何高效降本？且看3大核心制造工艺路线

作为新能源汽车三大核心部件之一的驱动电机，必须持续提高动力输出，不断降低生产成本，方能有效满足购车者对所选爱车低价高配的需求。也只有这样，新能源汽车销量才会持续猛增。

驱动电机是新能源汽车的动力源，类似常规燃油汽车的发动机。

它主要由转子总成、定子总成、电机壳、前/后端盖、变速箱、旋变组件及冷却水道等元器件组成，如图1所示。

图1  新能源汽车电机的结构示意 1-动力接头  2-吊环螺钉  3-冷却水道4-变速箱  5-前端盖  6-定子总成  7-电机壳 8-转子总成  9-旋变组件  10-后端盖

新能源汽车推向市场以来，用过的驱动电机形式有直流电机、异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。

这些电机受其转速范围、功率密度、可靠性、制造成本等因素的影响，有的成为汽车新能源主流首选部件，有的被列为新生代储备件，有的则被淘汰。新能源汽车的电机形式及性能比较，见下表——

表 新能源汽车的电机形式及性能比较

新能源汽车永磁同步电机的定子总成涉及线圈、铁芯、齿极和机壳等组件，如图2所示。

图2  新能源汽车永磁同步电机的定子总成示意 1-齿极 2-机壳  3-线圈  4-铁芯

据统计，定子总成约占永磁电机成本的35%。再者，新能源汽车个性化定制需求愈来愈大，多数车型处于中小批量状态，配装的永磁电机呈现结构多变、性能宽泛、订单急切及定子直径不等（80-400mm）的小众化现象。

由此，高成本的定子总成生产不可继续沿用传统制造方案，而是采用发卡技术、数字技术和信息技术等手段，提高定子产线的柔性度、集成度与高效率，进而减少空间占用、缩短交付周期及降低生产成本。 

定子总成的工艺路线

定子总成的通常工艺路线，如图3所示。该路线未涉及机壳内孔的机械加工及定子铁芯的冲压叠铆整形和焊接处理。

图3  定子总成的通常工艺路线

定子总成的制造

所用装备涉及工控性质的清理机、嵌线机、理线机、绑扎机等，也有激光技术的裁剪机、焊接机，还有伺服轴定位的插纸机、加热机、整形机和套装机，更有易燃易爆的浸漆、烘干设备，如图4所示。

图4  定子总成制造所用装备示意

作业设备多、投资数额大、工序流转长、占地面积广、产品切换慢、机壳薄壁减材加工，这些是定子总成制造路线的显著特点。

在瞬息万变的个性化市场时代，电机制造商应：

• 采用机器人装卸料替代大量人工吊装；
• 采用AGV小车或悬挂链输送定子件；
• 采用数字化装备提高换型柔度；
• 采用互联网进行零件信息、产线状态、在线实控、订单分发等数据采集分析；
• 采用液/气压自定心快换多工位夹具（见图5）进行减材件的快速夹松；
• 采用云平台进行元器件供货商的最优协同派单等方法，

• 转子轴和支承零件等采用耐磨非金属材料替代，以降低系统总重和成本；
• 探索应用新型材料，如覆盖巴克明斯特富勒烯分子的钴薄膜，以解决稀土资源的匮乏及开采中的毒副作用和环境破坏问题；
• 通过优化电机结构，如极槽比、齿槽比、裂比等，提高材料利用率；
• 重置工艺路线，去库存，优流程，省资源，除内耗，提效益；
• 引入金属3D打印，取代流程长、设备多、固资大的生产线；
• 加大自动装配和柔性切削覆盖度，在磁钢插装、零件装卸、表磁测试、塑胶固化等环节全部采取机器人操作，转子轴、挡板、垫圈、端盖和变速器底壳等件的加工在自动化产线上完成（见图8），通过减少残次废品和提高班产量来降低单件成本等。