SIEMENS乌鲁木齐市西门子中国一级代理-西门子高能效电机 变频器 伺服电机

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。

如果单独把整车中电驱系统拿出来分析，电机成本在电驱系统中占 27%，控制器占比 60%，减速机构占比13%。电机和控制器成本占比较大，这两块是降本的大头，减速器成本占比较小，但其配合的好的话，将事半功倍。

本文主要从电机定转子总成的制造工艺来谈一谈。

定子总成及制造

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1所示。

图1  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%。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2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2  定子总成的通常工艺路线

定子总成的制造

分析定子总成的通常工艺路线可知，永磁电机的定子需经组件制作及后续套入机壳内孔两大阶段，方可成为一套合格的完整总成器件；

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3所示。

图3    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4）进行减材件的快速夹松；

• 采用云平台进行元器件供货商的Zui优协同派单等方法，

以此实现定子制造的降本控制，短期内快速换型完成小批量电机的制造，表面粗糙度和圆度分别不超过Ra1.6μm与8μm。

图4 电机壳减材用液/气压自定心

快换多工位夹具示意

1、2-电机壳  3-夹松结构  4-夹具底座  5-定位支承

转子总成及制造

近年，包括特斯拉Model 3在内，几乎所有EV和HEV都装用内置式永磁体同步磁阻电机（IPMSynRM）。

这类电机的转子总成主要由转子轴、转子铁芯、永磁体（又称磁钢）及其前后挡板等件构成，如图5所示。

图5  永磁同步磁阻电机的转子总成爆炸示意

1-发卡定子线圈 2-转子铁芯截面 3-轴承

4-永磁体前挡板  5-止动垫圈 6-永磁体

7-永磁体后挡板  8-转子轴  9-定子铁芯

不同厂商的IPMSynRM在技术上各不相同，主要是永磁体的尺寸、位置、形状和数量等方面的差异。

从原理、设计到制作的每一环节，任意一个小变化，特斯拉、BBA、丰田、本田等厂商均会进行多频次的软件仿真和硬件测试，形成独有的核心知识产权。

菲索玛特Felsomat公司采用模块化的智能制造集成化方案，创新转子设计，通过软件获取铁芯的合成磁场图，改善铁芯角度和永磁形式，优化工艺路线，进行数字化切削、自动化装配及数据化分析，使电机转子经内置永磁和V形开槽对应产生永磁转矩与磁阻转矩，Zui终实现电机低速的Zui大转矩角和高速工况的弱磁。