基于汽车用100KW永磁电机生产的工艺研究

李云 刘胜春 张厚宝

1、前言

驱动电机是新能源汽车的三大核心部件之一，相比传统工业电机，新能源汽车驱动电机有更高的技术要求。从综合性能来看，永磁同步电机最具优势，更能代表新能源汽车驱动电机的发展方向。现阶段，国家高度重视新能源汽车行业发展，规划2020年生产新能源汽车200万台，2025年生产产量达到700万台，新能源汽车的发展为电机市场提供了充分的保障。

我国目前新能源汽车电机最广泛使用的是永磁同步电机。永磁同步电机体积小、质量轻，功率密度大，可靠性高，调速精度高，响应速度快。由于永磁同步电机具有最高的功率密度，其工作效率最高可达 97%，能够为车辆输出最大的动力及加速度。永磁同步电机在反复启停、加减速时仍能保持较高效率，对高速路网受限的工况是最佳选择。

为积极响应国家新能源政策，提升我司的品牌影响力，我司将新建年产4000台（单班）客车用100KW永磁同步电机产能规模的生产车间（简称永磁电机车间）。在充分利用原有异步电机生产设备的基础上，选择高效节能设备，优化工艺方案，选择先进技术与理念，不仅能满足产品的质量要求，同时也具有较好的经济性。

2、永磁同步电机的结构分析

永磁同步电机主要由机座、定子部分、转子部分、前后端盖等组成。其中定子部分有定子铁芯与定子绕组等组成，其结构与交流异步电机定子结构大同小异；转子部分由转子铁芯、永磁体、轴、磁钢压板、转子铁芯压板等结构组成。

3、客车用100KW用永磁同步电机生产工艺布置

3.1 生产纲领

永磁电机车间主要制作新能源客车用永磁同步电机，年产量初步定位为4000台。具体负责永磁电机绕线、嵌线、定子线圈浸漆、定子热套、转子冲片叠压、磁钢装配、转子动平衡、定转子合装、旋变及编码器安装、端子接线、联轴器法兰安装等工序。

生产节拍：生产线30min/台。生产目标：生产产品以100KW客车用永磁同步电机来考量，年产4000台。生产制度：单班制，每班8h，全年250个工作日。

3.2 工艺流程

纵观永磁电机整个工艺过程，有以下几点为电机制造的关键工艺：

1）嵌线工序

此工序对操作工人的技术能力要求较高，纯手工操作，属于劳动密集型工序，亦为瓶颈工序。100KW永磁电机2人同时操作单台嵌线需180min。按每天8小时有效工作时间计算，日产量为8*60/180=2.67台。目前，电机车间嵌线工序采用12人分6组进行安装，每天平均可安装16台，满足生产需求。

2）磁钢装配工序

由于磁钢具有强磁性，磁钢与与磁钢槽装配间隙仅0.02mm，在进行磁钢装配时，极易与定子吸附住。所以，磁钢装配时需要注意以下几点：

a.装配前每两块磁钢之间用厚度月15mm的非磁性板隔开，并在每块磁钢的两个工作面上标明“N”"S"极性。

b.保证工作环境干净，且不允许有铁屑、焊渣等废物，护栏、工装夹具、半周、隔板支撑、榔头等均无磁或为非磁性。

c.设计专用插磁钢用工装，对磁钢进行导向，保证磁钢轻松顺利进入磁钢槽，请一定不要一次拿两块磁钢进行操作，一旦吸附在一起将很难分离，且吸附过程中极易伤人。

d.装配完成后，沿转子外圆检查各槽磁钢磁性，符合后进行下一步装配。

3）定转子合装工序

由于转子内部内嵌有永磁体，使得转子带有很大的磁力，对定子铁芯的吸附力很强，且转子外圆与定子铁芯内圆间隙极小，定转子进行合装时如果同心度不够极易导致转子与钉子的摩擦或碰撞，导致定转子绝缘损伤、定转子吸附甚至报废。

所以，定转子进行合装时必须使用定转子合装工装，电机定子进入压装区域后自动定位夹紧，将电机转子放入支撑台，双手启动设备，尾座气缸启动，尾座顶尖穿过定子中心孔，将转子顶入到压头上定位，V型支撑台下移，与转子脱离后伺服电机带动压头匀速的将转子压入到定子中，保证定转子同心度。

3.3 工艺布局

根据工艺流程及厂房整体规划，得到永磁电机车间工位布置如图二所示。

该车间主要由转子制作区、绕线区、嵌线区、浸漆烘干区、合装区及包装区六部分组成，整个生产线呈U型布置，有益于生产速度同步化，更好的平衡生产线产能。

转子总成在转子区完成制作，工序包括冲片叠压、磁钢安装、转子动平衡等工序。定子铁芯总成在嵌线半自動输送线上完成嵌线并进行整理捆扎及耐压测试。浸漆工序在独立空间进行操作，内设浸漆相关设备及烘干设备，独立空间操作能有效避免浸漆过程中的污染问题，保证装配车间的清洁整齐。定转子合装在总装半自动输送线上完成，半自动输送线上设置有转定子合装机保证定转子合装的精度，避免定转子合装过程中同轴度不够的问题。总装输送线旁还同时设置有相关出厂测试设备，保证整机下线即入库。

4、结束语

在今后一段时间内，新能源车的快速增长必将带动新能源电机的强力发展。因此，需要根据新能源驱动电机产品的特点，不断优化生产制造工艺，合理安排生产线布局，提升自动化程度，降低生产制造成本，提高企业的资源利用率，以此推动我国新能源汽车产业的蓬勃发展。

参考文献：

【1】中汽创新创业中心新能源.新能源汽车产业链研究【电机篇】.

【2】王秀和.永磁电机.中国电力出版社.

【3】牛志钧.永磁电机制造关键工艺浅议【J】电机与控制应用，200734（04：59-61）