李云 劉勝春 張厚寶

1、前言

驅(qū)動電機是新能源汽車的三大核心部件之一，相比傳統(tǒng)工業(yè)電機，新能源汽車驅(qū)動電機有更高的技術要求。從綜合性能來看，永磁同步電機最具優(yōu)勢，更能代表新能源汽車驅(qū)動電機的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段，國家高度重視新能源汽車行業(yè)發(fā)展，規(guī)劃2020年生產(chǎn)新能源汽車200萬臺，2025年生產(chǎn)產(chǎn)量達到700萬臺，新能源汽車的發(fā)展為電機市場提供了充分的保障。

我國目前新能源汽車電機最廣泛使用的是永磁同步電機。永磁同步電機體積小、質(zhì)量輕，功率密度大，可靠性高，調(diào)速精度高，響應速度快。由于永磁同步電機具有最高的功率密度，其工作效率最高可達 97%，能夠為車輛輸出最大的動力及加速度。永磁同步電機在反復啟停、加減速時仍能保持較高效率，對高速路網(wǎng)受限的工況是最佳選擇。

為積極響應國家新能源政策，提升我司的品牌影響力，我司將新建年產(chǎn)4000臺（單班）客車用100KW永磁同步電機產(chǎn)能規(guī)模的生產(chǎn)車間（簡稱永磁電機車間）。在充分利用原有異步電機生產(chǎn)設備的基礎上，選擇高效節(jié)能設備，優(yōu)化工藝方案，選擇先進技術與理念，不僅能滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，同時也具有較好的經(jīng)濟性。

2、永磁同步電機的結(jié)構分析

永磁同步電機主要由機座、定子部分、轉(zhuǎn)子部分、前后端蓋等組成。其中定子部分有定子鐵芯與定子繞組等組成，其結(jié)構與交流異步電機定子結(jié)構大同小異；轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、軸、磁鋼壓板、轉(zhuǎn)子鐵芯壓板等結(jié)構組成。

3、客車用100KW用永磁同步電機生產(chǎn)工藝布置

3.1 生產(chǎn)綱領

永磁電機車間主要制作新能源客車用永磁同步電機，年產(chǎn)量初步定位為4000臺。具體負責永磁電機繞線、嵌線、定子線圈浸漆、定子熱套、轉(zhuǎn)子沖片疊壓、磁鋼裝配、轉(zhuǎn)子動平衡、定轉(zhuǎn)子合裝、旋變及編碼器安裝、端子接線、聯(lián)軸器法蘭安裝等工序。

生產(chǎn)節(jié)拍：生產(chǎn)線30min/臺。生產(chǎn)目標：生產(chǎn)產(chǎn)品以100KW客車用永磁同步電機來考量，年產(chǎn)4000臺。生產(chǎn)制度：單班制，每班8h，全年250個工作日。

3.2 工藝流程

縱觀永磁電機整個工藝過程，有以下幾點為電機制造的關鍵工藝：

1）嵌線工序

此工序?qū)Σ僮鞴と说募夹g能力要求較高，純手工操作，屬于勞動密集型工序，亦為瓶頸工序。100KW永磁電機2人同時操作單臺嵌線需180min。按每天8小時有效工作時間計算，日產(chǎn)量為8*60/180=2.67臺。目前，電機車間嵌線工序采用12人分6組進行安裝，每天平均可安裝16臺，滿足生產(chǎn)需求。

2）磁鋼裝配工序

由于磁鋼具有強磁性，磁鋼與與磁鋼槽裝配間隙僅0.02mm，在進行磁鋼裝配時，極易與定子吸附住。所以，磁鋼裝配時需要注意以下幾點：

a.裝配前每兩塊磁鋼之間用厚度月15mm的非磁性板隔開，并在每塊磁鋼的兩個工作面上標明“N”"S"極性。

b.保證工作環(huán)境干凈，且不允許有鐵屑、焊渣等廢物，護欄、工裝夾具、半周、隔板支撐、榔頭等均無磁或為非磁性。

c.設計專用插磁鋼用工裝，對磁鋼進行導向，保證磁鋼輕松順利進入磁鋼槽，請一定不要一次拿兩塊磁鋼進行操作，一旦吸附在一起將很難分離，且吸附過程中極易傷人。

d.裝配完成后，沿轉(zhuǎn)子外圓檢查各槽磁鋼磁性，符合后進行下一步裝配。

3）定轉(zhuǎn)子合裝工序

由于轉(zhuǎn)子內(nèi)部內(nèi)嵌有永磁體，使得轉(zhuǎn)子帶有很大的磁力，對定子鐵芯的吸附力很強，且轉(zhuǎn)子外圓與定子鐵芯內(nèi)圓間隙極小，定轉(zhuǎn)子進行合裝時如果同心度不夠極易導致轉(zhuǎn)子與釘子的摩擦或碰撞，導致定轉(zhuǎn)子絕緣損傷、定轉(zhuǎn)子吸附甚至報廢。

所以，定轉(zhuǎn)子進行合裝時必須使用定轉(zhuǎn)子合裝工裝，電機定子進入壓裝區(qū)域后自動定位夾緊，將電機轉(zhuǎn)子放入支撐臺，雙手啟動設備，尾座氣缸啟動，尾座頂尖穿過定子中心孔，將轉(zhuǎn)子頂入到壓頭上定位，V型支撐臺下移，與轉(zhuǎn)子脫離后伺服電機帶動壓頭勻速的將轉(zhuǎn)子壓入到定子中，保證定轉(zhuǎn)子同心度。

3.3 工藝布局

根據(jù)工藝流程及廠房整體規(guī)劃，得到永磁電機車間工位布置如圖二所示。

該車間主要由轉(zhuǎn)子制作區(qū)、繞線區(qū)、嵌線區(qū)、浸漆烘干區(qū)、合裝區(qū)及包裝區(qū)六部分組成，整個生產(chǎn)線呈U型布置，有益于生產(chǎn)速度同步化，更好的平衡生產(chǎn)線產(chǎn)能。

轉(zhuǎn)子總成在轉(zhuǎn)子區(qū)完成制作，工序包括沖片疊壓、磁鋼安裝、轉(zhuǎn)子動平衡等工序。定子鐵芯總成在嵌線半自動輸送線上完成嵌線并進行整理捆扎及耐壓測試。浸漆工序在獨立空間進行操作，內(nèi)設浸漆相關設備及烘干設備，獨立空間操作能有效避免浸漆過程中的污染問題，保證裝配車間的清潔整齊。定轉(zhuǎn)子合裝在總裝半自動輸送線上完成，半自動輸送線上設置有轉(zhuǎn)定子合裝機保證定轉(zhuǎn)子合裝的精度，避免定轉(zhuǎn)子合裝過程中同軸度不夠的問題?？傃b輸送線旁還同時設置有相關出廠測試設備，保證整機下線即入庫。

4、結(jié)束語

在今后一段時間內(nèi)，新能源車的快速增長必將帶動新能源電機的強力發(fā)展。因此，需要根據(jù)新能源驅(qū)動電機產(chǎn)品的特點，不斷優(yōu)化生產(chǎn)制造工藝，合理安排生產(chǎn)線布局，提升自動化程度，降低生產(chǎn)制造成本，提高企業(yè)的資源利用率，以此推動我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻：

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