800V平臺？SiC功率器件？還是輪轂電機？

作為當(dāng)下最熱門的技術(shù)趨勢之一，扁線電機可謂首當(dāng)其沖。自從特斯拉也開始采用這一技術(shù)后，圍繞扁線電機的相關(guān)話題也愈演愈烈。我們此前也曾發(fā)布過多篇有關(guān)扁線電機的技術(shù)文章：

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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。

在實際上生產(chǎn)中，扁線電機會比當(dāng)前的圓線生產(chǎn)要求更高的穩(wěn)定性和合格率。今天我們就來看看，扁線電機定子生產(chǎn)過程中，當(dāng)下主流的6大核心工序！

首先來看看定子產(chǎn)線的整體工藝流程：

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基本的生產(chǎn)工藝流程為插槽紙→制造發(fā)卡→穿發(fā)卡→端環(huán)定型→端環(huán)焊接→接星點→焊接處絕緣處理，其中線成型和紙成型以及插紙，這兩個工序同步進行。

01

插紙工序

扁線電機的定子槽和導(dǎo)體之間設(shè)有絕緣紙，以保障異相導(dǎo)體之間以及導(dǎo)體和定子鐵芯之間的絕緣。

一般來說，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(fù)雜，且純銅槽滿率較低，穩(wěn)定性差。

對于某些電機來說，由于工藝原因，其定子槽內(nèi)相鄰兩異相的導(dǎo)體之間必須采用兩張絕緣紙進行隔離，使得絕緣紙占用空間大，降低了電機的功率密度。

此外，由于兩張絕緣紙之間彼此無關(guān)聯(lián)，所以當(dāng)前不便于使用設(shè)備自動插入定子槽內(nèi)，這也成了扁線電機自動化制造生產(chǎn)過程中的主要痛點。

02

PIN線圈成型

定子鐵心部分扁線制造主要有I-PIN，Hairpin，Wave Winding等幾種工藝類別。

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傳統(tǒng)去漆皮。其中，傳統(tǒng)方法雖然成本低，但也存在著去漆不干凈、損傷銅線等問題。

成型工藝主要有沖壓成型以及彈簧機技術(shù)成型等，后者的成本較高，但對銅線的損傷更小。

03

線圈插入

將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(yīng)的設(shè)計尺寸。

這部分工藝中，跨層自動插入已經(jīng)從以前的2層、4層，到如今升級為最新的6層、8層工藝。國內(nèi)也已有部分企業(yè)能完成該項產(chǎn)品制造。

04

擴口、扭頭、焊接

擴口工藝

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。

扭頭工藝

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(zhǔn)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。

焊接工藝

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。

現(xiàn)有的激光焊或氬弧焊技術(shù)主要存在兩個缺點：

一是激光焊和氬弧焊需瞬間產(chǎn)生高溫將銅熔化，易損傷焊接點周圍的漆包線漆膜，降低絕緣可靠性；

二是構(gòu)成扁線電機定子繞組的發(fā)卡線圈或單邊線圈數(shù)量較多，需要大量焊點，激光焊或氬弧焊一般對焊點逐個進行焊接，嚴(yán)重影響扁線定子的生產(chǎn)效率。

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涂敷、浸漆

這一工序的詳細(xì)流程如下：

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涂敷材料目前主要有粉末和液態(tài)兩種；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。

06

定子灌封

長期以來，電機熱管理都是眾多車企主要面臨的挑戰(zhàn)，日益增長的續(xù)航里程和功率密度，對電機提出了更高的散熱需求，當(dāng)下電機一直依賴?yán)鋮s系統(tǒng)來實現(xiàn)熱管理。

目前電機制造主要采用浸漬工藝，但存在散熱性能較差、易破損、不耐有機機油等問題。在這種情況下真空灌封工藝應(yīng)運而生。

對于真空灌封來說，所需要的灌封樹脂需要具備以下特點：

固化前應(yīng)具有較好的流動性?？蓾B透到繞組表面凹凸不平的縫隙中，灌封后工件外表面應(yīng)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(yīng)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。

對電機繞組應(yīng)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。

應(yīng)具有較高的導(dǎo)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(dǎo)到工件的外表面。另一方面可減小由于溫差引起的內(nèi)應(yīng)力。

具有良好的電絕緣性能和耐油性，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。

編輯：黃飛

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