扁線電機(jī)發(fā)展由來已久，幾十年了，最初是工業(yè)領(lǐng)域大功率電機(jī)，大功率發(fā)電機(jī)組，后來延伸到車輛領(lǐng)域，車輛上很多應(yīng)用功能采用扁線電機(jī)，比如：汽車發(fā)電機(jī)，起動(dòng)機(jī)，EPS電機(jī)，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，P2混動(dòng)電機(jī)等等。汽車起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，汽車發(fā)電機(jī)定子，扁線繞組，電流密度大，過載能力高。

由于電動(dòng)汽車需求的增長，電機(jī)制造商在為高產(chǎn)能、高質(zhì)量焊接尋求更有生產(chǎn)力的工藝，更高程度自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)是高產(chǎn)能需求的根本保證。因此，扁線型定子在很大程度上占了上風(fēng)：制造商開始使用壓縮空氣將矩形銅線（因其形狀而稱為“扁銅線”）插入整個(gè)定子槽中，而不是像以前那樣在單個(gè)定子槽周圍纏繞圓銅線。扁銅線矩形橫截面的典型邊緣長度在 2 至 4 mm之間。該過程實(shí)現(xiàn)了更高的生產(chǎn)速度，并且可以輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于扁銅線比圓導(dǎo)線更硬，扁銅線在電機(jī)中的對準(zhǔn)可以被更好地控制。填充系數(shù)越大，熱負(fù)載容量越高，電機(jī)功率也越大。銅線涂有絕緣層，需要在兩端局部消融（扁銅線去漆）以實(shí)現(xiàn)接觸，在這里使用脈沖激光加工。與機(jī)械加工（如刨削和銑削）相比，激光加工的生產(chǎn)率提高了 80%。

扁導(dǎo)線電機(jī)定子制造工藝

電驅(qū)動(dòng)扁線定子制造步驟如下：

一、插紙工序

扁線電機(jī)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。

紙的形狀：O型、C型、B型、S型。

目前驅(qū)動(dòng)電機(jī)最流行的是O型，也有用雙C型(見下圖)，B型和S型能提高產(chǎn)品的絕緣性能，但會降低純銅槽滿率，同時(shí)會提高制造難度，尤其是6層或8層線時(shí)，難度會大幅度增加，制造穩(wěn)定性會更差。

二、PIN線圈成型：

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。

激光切除和切割去除

扁銅線嵌入槽中后，定子頂部和底部的突出端將被夾具（“扭頭”）擰在一起或固定到位，然后進(jìn)行焊接。然而兩端并不總是理想地相互對齊。如果使用自動(dòng)識別定位焊接，集成在激光光學(xué)系統(tǒng)中的基于圖像識別的傳感器系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)可靠和可再現(xiàn)的結(jié)果，從而使電機(jī)獲得可能的最高電流。

三、線圈插入

將發(fā)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(jì)尺寸，這部分工藝中跨層自動(dòng)插入已經(jīng)從2層、4層升級為最新的6層8層工藝。

四、擴(kuò)口、扭頭、焊接

1.擴(kuò)口工藝

將裝有定子的夾具定位機(jī)構(gòu)移至待分層擴(kuò)口工位，擴(kuò)口機(jī)構(gòu)套住除最內(nèi)兩層以外的所有層扁線上端，并拉動(dòng)扁線向外移動(dòng)，相繼完成所有層扁線的擴(kuò)口。

2.扭頭工藝

將扭頭機(jī)構(gòu)和定子移至工作位，擴(kuò)口機(jī)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(jī)構(gòu)，然后擴(kuò)口機(jī)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(jī)構(gòu)，扭頭機(jī)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。

3.焊接工藝

在插 Pin 制程之后，定子上的扁銅線凸起端必須被一對一對地焊接在一起以實(shí)現(xiàn)最佳的物理接觸。在焊接準(zhǔn)備過程中，切線機(jī)將扁銅線切割分離，在銅線端口形成剪切后的光滑表面，接著被扭到一起或者被固定到位。這里存在相當(dāng)大的位置公差，扁銅線不可能總是被完美地互相對齊。涉及到高度偏移和間隙寬度的公差可能會對焊接過程產(chǎn)生負(fù)面影響，因?yàn)楣钸^大將減小有效連接面。另一方面，焊接工藝對焊縫公差的要求非常嚴(yán)格。這個(gè)挑戰(zhàn)必須在焊接過程中解決。

為了優(yōu)化扁銅線焊接工藝，得到更好的焊點(diǎn)，需要對激光焊接光束的擺動(dòng)路徑進(jìn)行優(yōu)化。在這里，如果扁銅線在其短邊連接，特別推薦線型擺動(dòng)焊接軌跡;另一方面，如果要在長邊連接，則要選擇圓形或橢圓形擺動(dòng)焊接軌跡。通過這種工藝，我們實(shí)現(xiàn)了高速焊接并最小化飛濺和氣孔的形成，實(shí)現(xiàn)的焊縫具有很高的抗拉強(qiáng)度與良好的熔深，可使扁銅線獲得最佳導(dǎo)電性。此外，激光焊點(diǎn)的懸垂幾乎為零的特性給鐵芯凹槽和扁銅線位置更加靠近提供可能。這意味著當(dāng)電機(jī)的安裝空間固定時(shí)，可實(shí)現(xiàn)更緊湊的電機(jī)設(shè)計(jì)。

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(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)繞組的電氣連接。同時(shí)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(gè)缺點(diǎn)：

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(diǎn)周圍的漆包線漆膜，降低絕緣可靠性；

二是構(gòu)成扁線電機(jī)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(diǎn)，激光焊或氬弧焊一般對焊點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行焊接，嚴(yán)重影響扁線定子的生產(chǎn)效率。

在扁銅線焊接工藝中，碟片激光器、高速光學(xué)振鏡和圖像捕捉系統(tǒng)的結(jié)合同時(shí)滿足了電機(jī)扁銅線焊接的高質(zhì)量（低飛濺和氣孔）與高產(chǎn)能需求。此外，光學(xué)振鏡也為目標(biāo)元件多樣的焊縫外形提供了極為靈活的解決方案。

左圖：有很多飛濺的焊接右圖：通過優(yōu)化后的光束使得飛濺大幅減少圖：使用集成化的高速振鏡與 VisionLine 圖像捕捉系統(tǒng)進(jìn)行位置檢測

五、涂敷、浸漆

生產(chǎn)工藝流程：涂敷上料>電樞預(yù)熱>電樞涂覆>電樞固化>涂敷下料>電樞滴漆前稱重>電樞滴漆前掃碼>電樞滴漆上料>電樞預(yù)熱>電樞滴漆>電樞凝膠固化>電樞下料>電樞滴漆后稱重等。

涂敷材料目前主要有粉末和液態(tài)2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。

五、定子灌封

長期以來，電機(jī)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(jī)提出了更高的散熱需求，當(dāng)下電機(jī)一直依賴?yán)鋮s系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)熱管理。

針對目前電機(jī)制造主流的浸漬工藝散熱性能較差、易破損、不耐有機(jī)機(jī)油等問題藝達(dá)電驅(qū)動(dòng)采用定子繞組端部真空灌封工藝。

所用的灌封樹脂（膠）要求具備特性：1）固化前應(yīng)具有較好的流動(dòng)性，可滲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(jī)的旋轉(zhuǎn)部分在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有基本相同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小電機(jī)在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向突然變化時(shí)由于機(jī)械應(yīng)力突熱變化引起的振動(dòng)，減小冷卻介質(zhì)對電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分產(chǎn)生的阻力。2）對電機(jī)繞組應(yīng)具有較強(qiáng)的粘接力，并具有較強(qiáng)的耐冷熱沖擊韌性和足夠高的機(jī)械強(qiáng)度。3）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(jī)繞組運(yùn)行時(shí)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。4）具有良好的電絕緣性能和酎油性。灌封后電機(jī)定子形成一個(gè)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(dòng)噪聲降低，防潮性、抗震性、耐電暈性能有所提升。