據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年中國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷突破350萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)1.6倍，連續(xù)7年位居全球第一，累計(jì)推廣量已超過900萬(wàn)輛。新能源汽車在中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略選擇和中國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措上具有舉足輕重的地位。
電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為新能源汽車的核心零部件之一，電驅(qū)系統(tǒng)的輕量化、高效化、小型化、低成本是未來的趨勢(shì)；而電驅(qū)系統(tǒng)集成化、電機(jī)扁線化是實(shí)現(xiàn)輕量化和小型化的主要技術(shù)路線。
扁線繞組電機(jī)是在定子繞組中采用截面積更大的扁銅線，先把繞組做成類似發(fā)卡一樣的形狀，穿進(jìn)定子槽內(nèi)，再在另外一端把發(fā)卡的端部焊接起來。相較于傳統(tǒng)圓線電機(jī)，以其高功率密度、高能量轉(zhuǎn)換效率、良好的NVH性能（電磁噪音低，整車更安靜）、優(yōu)異散熱性能等優(yōu)勢(shì)，顯著降低整車重量、電耗，提高整體性能和駕駛體驗(yàn)。
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電機(jī)類型\電機(jī)效率 |
平均效率（WLTC） |
平均效率（全轉(zhuǎn)速） |
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扁線電機(jī) |
92.49% |
94.78% |
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圓線電機(jī) |
91.37% |
92.76% |
表： 扁線電機(jī)和圓線電機(jī)效率對(duì)比
近年來，特斯拉Model Y、廣汽、蔚來、比亞迪、吉利、上汽等相繼采用扁線電機(jī)，未來扁線電機(jī)的滲透率將得到快速提升。
圖：來源網(wǎng)絡(luò)
扁線電機(jī)雖好，但扁線電機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用不易，是因?yàn)楸饩€電機(jī)在生產(chǎn)制造設(shè)備、工藝上難點(diǎn)較多。扁線電機(jī)裝配可分為定子、轉(zhuǎn)子、合裝三大工藝環(huán)節(jié)， 其中轉(zhuǎn)子線和合裝線相對(duì)簡(jiǎn)單， 而定子裝配線有很多道復(fù)雜工序，對(duì)設(shè)備精度和工藝一致性要求極高。
圖：扁線電機(jī)組成
匯川技術(shù)深入扁線電機(jī)設(shè)備和工藝研究，為扁線電機(jī)整體裝配線提供全流程電控解決方案。
下面以三個(gè)核心工藝為例進(jìn)行解讀。
PIN成型
PIN成型指將扁漆包線放卷、矯直、去漆皮、去毛刺、牽引、裁斷、移載以后，通過折彎或沖壓的方式制成H Pin。
此工藝的難點(diǎn)在于放卷張力控制和沖壓成型要求高精度；去漆皮、去毛刺、牽引、裁斷要求既保證功能實(shí)現(xiàn)，又需要盡可能降低機(jī)械沖擊和伺服負(fù)載率。
1）匯川技術(shù)PIN成型解決方案通過閉環(huán)轉(zhuǎn)矩放卷控制，達(dá)到精度±1N，同時(shí)通過卷徑計(jì)算和牽引速度控制和PID輸出控制雙控制，保證恒張力；
圖：張力放卷控制
2）去漆皮、去毛刺、牽引、裁斷采用追剪凸輪控制，將間歇式加工變?yōu)檫B續(xù)加工，效率提升30%，同時(shí)動(dòng)作更柔和；
圖：追剪凸輪規(guī)劃
3）沖壓成型采用位置+力矩轉(zhuǎn)換控制，定位迅速，保壓精度0.1%。
圖：伺服沖壓控制
4）EtherCAT一網(wǎng)到底，總線控制所有設(shè)備，速度快，操作簡(jiǎn)單；
共直流母線伺服驅(qū)動(dòng)器IS810N速度環(huán)帶寬3kHz，電流環(huán)刷新周期625kHz，23位絕對(duì)值編碼器，分辨率可達(dá)0.15角秒；
GL20刀片式IO可插拔設(shè)計(jì)，接線更便捷。
扭轉(zhuǎn)
扭轉(zhuǎn)指將插好PIN的定子端部的PIN腳按照先外層后內(nèi)層的順序進(jìn)行交錯(cuò)扭轉(zhuǎn)變形。扁線電機(jī)定子一般有48槽，每槽4~8層扁線。扭轉(zhuǎn)過程中，Z軸持續(xù)勻速下降，扭轉(zhuǎn)盤動(dòng)作由外而內(nèi)依次進(jìn)行，并與Z軸保持一定同步關(guān)系。
圖：扭轉(zhuǎn)凸輪規(guī)劃
2）EtherCAT一網(wǎng)到底；共直流母線伺服驅(qū)動(dòng)器IS810N速度環(huán)帶寬3kHz，電流環(huán)刷新周期625kHz，23位絕對(duì)值編碼器，分辨率可達(dá)0.15角秒；GL20刀片式IO可插拔設(shè)計(jì)，接線更便捷。
動(dòng)平衡
動(dòng)平衡即對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡檢測(cè)并切削加工。
新能源電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，因此對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的尺寸均勻分布要求很高。動(dòng)平衡檢測(cè)設(shè)備通過一個(gè)主動(dòng)軸經(jīng)過皮帶，帶動(dòng)被測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)過程中，若轉(zhuǎn)子有偏心的情況，則會(huì)引起皮帶波動(dòng)，最終通過傳感器將波動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)礁咚俨杉K中進(jìn)行分析處理，給出切削位置和切削量，并進(jìn)行切削處理。
1）匯川技術(shù)動(dòng)平衡解決方案，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速采集、切削點(diǎn)和切削量計(jì)算、切削加工集成一體，高速采集模塊可實(shí)現(xiàn)35us采集周期，并提供數(shù)據(jù)采集函數(shù)，采樣精度16bit；
圖：高速采集模塊函數(shù)
2）模塊支持二次開發(fā)，工藝保密性高；
3）PAC雙系統(tǒng)部署，HMI、上位開發(fā)和PLC控制一體，一種產(chǎn)品代替多種產(chǎn)品組合，拓?fù)浜?jiǎn)潔，降低成本，數(shù)據(jù)交互更方便；
此外，扁線電機(jī)產(chǎn)線的全線自動(dòng)化生產(chǎn)需要對(duì)整線的命令下發(fā)、狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、操作記錄、故障診斷、損耗分析、能源管理等進(jìn)行處理，匯川技術(shù)可提供整線數(shù)字化解決方案，實(shí)現(xiàn)扁線電機(jī)全流程的自動(dòng)化、精益化生產(chǎn)。
圖：整線電子看板
扁線電機(jī)的技術(shù)性能提升使得車企在提升性能、續(xù)航等方面取得很大進(jìn)步，由最初的無(wú)人問津到現(xiàn)在的集萬(wàn)千寵愛于一身，未來隨著新能源車的快速普及，扁線對(duì)于圓線的替代將加速進(jìn)行，扁線電機(jī)的大力生產(chǎn)將成為廣大新能源車企的主旋律。
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