揭秘扁線電機定子核心制造工藝

“2021年11月15日起，國內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發往北京市區、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展，但是目前氫能源在制作氫燃料過程、燃料存儲、加氫站、質子交換膜、燃料電池電堆等核心技術方面仍需提升。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，在工業制造領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別僅僅是外觀上的變化以及幾個關鍵數字的變動，但是對于制造企業正是這一種改變使得整個工藝流程以及生產設備都需要進行調整。

由于其對于生產穩定性和合格率有著極為嚴格的要求，所以繼續采用圓線電機低自動化生產并不實際，目前藝達電驅動已經實現高度自動化流程，藝達電驅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成型等。

3 線圈插入

將發卡線圈插到仿形工裝內，再將所有發卡線圈整體抓緊插入到鐵芯中，并壓入到相應的設計尺寸，這部分工藝中跨層自動插入已經從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移至待分層擴口工位，擴口機構套住除最內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：將扭頭機構和定子移至工作位，擴口機構伸出抵住最內側兩層扁線的端部，使最內兩層扁線端部對準扭頭機構，然后擴口機構從扁線上端移走并收縮退回，再使最內兩層扁線端部插入扭頭機構，扭頭機構的內模和外模朝相反的方向旋轉，完成最內兩層扁線的扭頭工序，再次完成所有扁線的扭頭。

焊接：現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，從而實現繞組的電氣連接。同時也有其他企業采用CMT冷焊或其他焊接方法。

5 涂敷、浸漆

生產工藝流程：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2種；浸漆工藝主要包括傳統的浸漆、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，相關制造企業都面臨著電機熱管理的挑戰。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來實現熱管理。

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，使電機的旋轉部分在轉動時具有基本相同的轉動慣量，減小電機在轉速、轉向突然變化時由于機械應力突熱變化引起的振動，減小冷卻介質對電機旋轉部分產生的阻力。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，以減小灌封膠內、外表面的溫差，一方面可將電機繞組運行時產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 結語

截至2021年藝達電驅動在扁線電機項目花費近20年時間，研發投入上億元，建成年產20萬臺扁線電機生產線，憑借出色的產品性能及可靠性，目前已和一汽解放、北汽福田等國內多家知名商用車主機廠建立同步研發合作關系。相信未來藝達電驅動將與更多的合作伙伴一同推動新能源汽車行業的發展，為我國碳中和目標的實現添磚加瓦。不積跬步無以至千里，今天不論是社會意識還是技術都在慢慢進步，在追求高效節能的道路上，藝達電驅動、天津松正、方正電機等生產企業并沒有停下腳步，大到扁線技術的應用落地，小到散熱降噪的精巧設計，正是這些一點又一點的技術進步，才催生了電機低效到高效的質變。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。