揭秘扁線電機定子核心制造工藝

“2021年11月15日起，國內(nèi)首批進口氫燃料電池車在遼港集團大連港以公路運輸方式陸續(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站。該批氫燃料電池車共計140輛，為豐田汽車旗下的第二代MIRAI氫燃料電池車，將服務于北京2022年冬奧會和冬殘奧會。說明我國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程、燃料存儲、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。也就是說氫燃料車輛從小范圍試點到大范圍應用還存在一定問題，在工業(yè)制造領(lǐng)域這往往正是最為艱難的過程。

對于目前電機圈很火的扁線電機來說也是如此，在大眾看來，圓線電機與扁線電機的區(qū)別僅僅是外觀上的變化以及幾個關(guān)鍵數(shù)字的變動，但是對于制造企業(yè)正是這一種改變使得整個工藝流程以及生產(chǎn)設(shè)備都需要進行調(diào)整。

由于其對于生產(chǎn)穩(wěn)定性和合格率有著極為嚴格的要求，所以繼續(xù)采用圓線電機低自動化生產(chǎn)并不實際，目前藝達電驅(qū)動已經(jīng)實現(xiàn)高度自動化流程，藝達電驅(qū)動扁線定子制造步驟如下：

1 插紙工序

扁線電機插紙工序主要包括紙成型、裁紙以及插紙，常見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雜。

2 PIN線圈成型

PIN線圈需要經(jīng)過較直、去漆皮、裁剪、成型等系列工藝，一般采用激光去漆皮以及機械去漆皮，成型工藝主要有沖壓成型以及彈簧機技術(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，并壓入到相應的設(shè)計尺寸，這部分工藝中跨層自動插入已經(jīng)從2層、4層升級為最新的6層8層工藝。

4 擴口、扭頭、焊接

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

扭頭：將扭頭機構(gòu)和定子移至工作位，擴口機構(gòu)伸出抵住最內(nèi)側(cè)兩層扁線的端部，使最內(nèi)兩層扁線端部對準扭頭機構(gòu)，然后擴口機構(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構(gòu)，扭頭機構(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瞬間高溫將銅熔化而形成焊點，從而實現(xiàn)繞組的電氣連接。同時也有其他企業(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

長期以來，相關(guān)制造企業(yè)都面臨著電機熱管理的挑戰(zhàn)。新能源汽車日益增長的功率密度要求電機擁有更好的散熱性能，因而電機一直依賴冷卻系統(tǒng)來實現(xiàn)熱管理。

針對目前電機制造主流的浸漬工藝散熱性能較差、易破損、不耐有機機油等問題，藝達電驅(qū)動采用定子繞組端部真空灌封工藝。

所用的灌封樹脂（膠）要求具備特性：①固化前應具有較好的流動性，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光滑平整，使電機的旋轉(zhuǎn)部分在轉(zhuǎn)動時具有基本相同的轉(zhuǎn)動慣量，減小電機在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向突然變化時由于機械應力突熱變化引起的振動，減小冷卻介質(zhì)對電機旋轉(zhuǎn)部分產(chǎn)生的阻力。②對電機繞組應具有較強的粘接力，并具有較強的耐冷熱沖擊韌性和足夠高的機械強度。③應具有較高的導熱系數(shù)，以減小灌封膠內(nèi)、外表面的溫差，一方面可將電機繞組運行時產(chǎn)生的熱量快速傳導到工件的外表面。另一方面可減小由于溫差引起的內(nèi)應力。④具有良好的電絕緣性能和酎油性。灌封后電機定子形成一個整體，散熱和定子模態(tài)剛度與阻尼性能有所提升，溫升和振動噪聲降低，防潮性、抗震性、耐電暈性能有所提升。

7 結(jié)語

截至2021年藝達電驅(qū)動在扁線電機項目花費近20年時間，研發(fā)投入上億元，建成年產(chǎn)20萬臺扁線電機生產(chǎn)線，憑借出色的產(chǎn)品性能及可靠性，目前已和一汽解放、北汽福田等國內(nèi)多家知名商用車主機廠建立同步研發(fā)合作關(guān)系。相信未來藝達電驅(qū)動將與更多的合作伙伴一同推動新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，為我國碳中和目標的實現(xiàn)添磚加瓦。不積跬步無以至千里，今天不論是社會意識還是技術(shù)都在慢慢進步，在追求高效節(jié)能的道路上，藝達電驅(qū)動、天津松正、方正電機等生產(chǎn)企業(yè)并沒有停下腳步，大到扁線技術(shù)的應用落地，小到散熱降噪的精巧設(shè)計，正是這些一點又一點的技術(shù)進步，才催生了電機低效到高效的質(zhì)變。或許今后每一點性能效率的突破都會愈加艱難，但是我們相信在點點滴滴的積累后，我們終會完成我們碳中和目標，真正讓人與自然和諧共存。