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下代电驱自动化产线,破解轴向磁通电机量产难题

轴向磁通电机,无疑是当前电机行业最热的话题之一。

无论是新能源汽车、人形机器人,还是低空飞行器(eVTOL),都在讨论这项技术。它的优势被反复提及:体积小、重量轻、扭矩密度高、高效区宽,每一项都精准击中了下一代电驱系统的核心需求。

作为一家专注电机智能装备的企业,我们每天听到客户最多的问题是:



这些问题,恰恰触及了行业当前的断层问题,轴向磁通电机不缺设计,缺的是把设计稳定、高效、低成本造出来的能力

所以,下一代电驱自动化产线,能否赋能轴向磁通电机的规模化量产?

在回答“怎么造”之前,小编想先问大家一个问题,轴向磁通电机,为什么会被认为是“下一代电驱技术”?

其实,与传统径向磁通电机相比,轴向磁通电机的核心差异在于磁路方向,磁通沿着电机轴向方向流动。

 轴向磁通电机线圈结构

但也正因该结构,带来了三大优势特征:

1)体积与重量的显著下降

相同功率下,轴向磁通电机的体积和重量可减少约50%。对新能源汽车意味着更长续航,对人形机器人意味着关节更紧凑。

 轴向磁通电机对比传统汽车电机

2)扭矩密度大幅提升

轴向磁通电机结构允许更大的磁极面积,扭矩密度可比传统电机提升30%以上。这对需要高爆发力的场景,如机器人关节、高性能电驱等至关重要。

 轴向磁通电机在人形机器人关节-网图

3) 高效区更宽

简单说:高效区即电机在不同转速和扭矩下都能保持高效率的工况范围。

而轴向磁通电机的磁通路径更短、铁损更低,高效区间面积可达90%以上,使其在较宽的转速和扭矩范围内保持高效率。(但其高功率密度和夹层布局也带来了散热挑战,通常需搭配主动冷却方案)

正因如此,我们看到的是:

·不少头部车企已推出搭载轴向磁通电机的车型

网图

·低空飞行器领域,轴向磁通的高功率密度成为eVTOL动力系统的理想选择;

这不仅仅存在于实验室里的“未来技术”,而是正在落地的“产业化方向”。

“落地”不等于“量产”。从样机到规模化量产,中间还横着一道不小的鸿沟。

卡在哪?“样机易,量产难”

设计和样机是一回事,规模化量产是另一回事。轴向磁通电机目前所处的阶段,可以简单概括来说:样机层面百花齐放,量产层面门可罗雀。

为什么?

因为它的结构特性给制造工艺带来了三大“卡脖子”难题。

难题一:超高精度装配

双定子单转子或单定子双转子的盘式结构,要求上下气隙高度一致,精度往往要达到微米级。

 轴向磁通电机不同拓扑结构图

难题二:复杂绕组工艺

盘式绕组线型扁平、路径复杂,对绕线的张力控制、排线精度、空间路径规划都提出了远超传统径向电机的要求。

难题三:脆弱材料的自动化处理

经了解,为了提升效率,轴向磁通电机大多采用软磁复合材料(SMC )和高性能磁钢但机械强度有限,SMC压环在搬运中易破损,磁钢薄而脆,人工或粗放的自动化操作报废率极高。

这三个难题叠加导致:轴向磁通电机不难造出来,但很难 造好、造快、造便宜

而这,恰恰是自动化产线的价值所在。

回到标题问题:下一代电驱自动化产线,能否赋能?

但需要针对性地研发。对于上述三大瓶颈,自动化产线的 赋能路径是清晰的:

针对高精度装配高精度伺服压装系统+实时力位监控 +主动对中机构。在强磁环境下,通过高刚性导向和闭环控制,确保上下定子以微米级精度完成合装,避免 磁吸力带来的碰撞风险。

针对复杂绕组需要专门为盘式绕组开发的绕线设备,具备三维空间路径规划能力、毫秒级张力响应和排线精度控制。

 轮毂电机绕线

针对脆弱材料柔性夹持、视觉定位、力控贴合等组合技术,最大限度降低机械损伤风险。

那么,“下一代电驱自动化产线”应该是怎样?

如果说轴向磁通电机定义了下一代电驱技术,那么服务于它的自动化产线,也应该被重新定义。

合利士在电机智能装备领域十几余年,我们认为,一条真正能赋能轴向磁通电机规模化量产的自动化产线,应该具备以下四个特征:

高精度→微米级装配控制能力,在线检测与闭环调整;

高柔性→兼容双定子单转子、单定子双转子等多种拓扑结构,支持快速换型;

高追溯→全流程数据采集,满足汽车、航空以及人形机器人行业的质量追溯需求;

高节拍→在保证精度的前提下,达到支撑规模化量产经济性的生产节拍;

这四条,缺一不可。

缺少精度,良率上不去;缺少柔性,产线投资风险太高;缺少追溯,无法进入高端客户供应链;缺少节拍,成本下不来。

换句话说,下一代电驱”是需要 下一代自动化产线来支撑。

轴向磁通电机能否真正成为下一代电驱技术,不取决于它本身有多优秀,而取决于我们能否为它构建规模化量产的自动化能力。

设计图纸上的优势,只有通过高精度、高柔性、高追溯、高节拍的自动化产线,才能转化为产品的竞争力。

这正是合利士在电机智能装备领域深耕十余年的原因。我们以自主研发绕线机起家,从传统电机到下一代电驱,始终站在“如何造出来”这一端。

目前,合利士已与多家电机企业就轴向磁通电机产线方案展开技术交流,我们也期待与更多行业伙伴共同探索。

如果您正在规划轴向磁通电机的量产路径,或是对以下问题感兴趣:

轴向磁通电机产线需要哪些核心工艺设备?

高精度合装方案如何实现?

盘式绕组绕线设备的技术难点在哪里?

欢迎留言或私信,我们可为您提供:轴向磁通电机工艺可行性评估/自动化产线方案初步咨询/ 合利士技术团队线下交流邀约

数据来源:本文中涉及的技术数据均整理自公开网络文献及行业报告,仅供参考。

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