01#
江苏金华东电机简化的busbar设计
我刚刚接触新能源电驱时候,那时候电机还是以圆线居多,没有busbar的概念,后来扁线电机发展起来才多了这个零部件。
Busbar是新能源汽车电机中的重要部件,用于传输电流。早期的busbar设计非常复杂,主要因为扁线出线的自由度较低,绕组成型技术尚不成熟,以及对风险的担忧。
这种复杂的设计不仅增加了制造成本,还影响了良品率。
随着大家对扁线电机的绕组调整有了更深入的理解。通过优化绕组排列,可以使三相出线更加接近,从而使busbar设计变得更加简单。
02#
江苏金华东电机取消油环和导油板
在新能源汽车市场中,为了实现高效的冷却效果,油冷电机逐渐成为主流。作为油冷电机先驱,特斯拉是没用导油环的,最早设计是通过转子甩油去喷淋端部,但是这个稳定性不高,因此目前国内大部分油冷电机设计通常包括油环和导油板等零部件,这些零部件会增加了成本。
通过定子铁芯喷淋到绕组端部,这个设计需要对极进模理解比较深。并且需要对流体研究比较深,确保每个喷淋口出去的油速相当。
降本小结:
该零部件成本不低,主要是制造难度大。如果是PA67或者PPS,一套成本大概需要40rmb左右。
03#
江苏金华东电机减少铜线的用量
在扁线电机中,铜线的用量占据了相当大的成本比例。扁线电机两端高度是没有用的,如果能减少端部高度,铜重下去了,成本也下去了。
目前降低端部高度最有效的方式是降低直线段高度,目前国内大部分水平是8mm左右,如果能降到6mm甚至5mm,那么H-pin电机可以减少将尽100g铜重, I-pin降低200g。
目前大部分公司扁线定子制作采用激光焊接,这需要保证焊接的线对齐,那么就需要有切平工艺,这进一步导致用铜量增加,如果考虑用功率更大的tig焊,这一部分铜不久可以省下来了吗,这差不多有50g损耗(I-pin降低100g)。
降本小结:
目前国内漆包线加工费在15rmb/kg左右(根据漆膜厚度决定),铜价格60rmb/kg算,回收价格按照30rmb/kg算。那么这样至少可以有单台6rmb成本下降。
04#
江苏金华东电机替代涂覆粉材料
目前大高压电机和油冷电机都会去用涂环氧粉末,大部分还是用索马龙,单台用量差不多100g,I-PIN差不多200g,差不多15~30rmb左右。
暂且不说涂覆粉工艺各种问题(太脆容易开裂,与塑料尼龙附着性不好),就这价格也挺高的,如果说有一种材料能代替索马龙涂覆粉,或者干脆不涂覆(比如波绕),那么价格会降低很多。
降本小结:
随着800V电机越来越多,目前对焊接端解决方式是用环氧粉末,这其实并不少一个非常好的设计,工艺成本和材料成本都增加,考虑如何选择替代品是我们需要攻克的难题。
05#
江苏金华东电机复合纸代替纯纸
绝缘纸在扁线电机中承担两大关键角色。首先它为槽和铜线提供了绝缘保护。其次防止漆包线在插入过程中受到任何形式的损伤。
目前,新能源驱动电机主要使用Nomex纯纸作为绝缘纸,其价格大约是500元每公斤。每台电机所需的用量在80~100克之间。经过计算,每台电机的绝缘纸成本大约是32~60元。
相比纯纸,复合纸在同等厚度情况下,绝缘性能更好。大概0.22mm的纯纸与0.19的复合纸性能相当,并且成本更低。
为什么我们不选择复合纸呢?
原因是2019年出的一个标准:
《新能源汽车驱动电机绝缘结构技术要求》
这个标准对耐油实验对复合纸比较不友好,首先当时复合纸胶水普遍不耐油,做完耐油实验后,复合纸普遍出线分层的现象,其次由于0.5%的水分存在,复合纸中间的聚酰亚胺膜在高温下可能会发生水解反应。
因此当时复合纸普遍做不过耐油测试。但是随着时间发展,复合纸这个问题也得到了解决,通过胶水和聚酰亚胺膜的升级,耐油实验已经不是问题。
小结
如果将纯纸替换为复合纸,每公斤复合纸的价格大约为300元(主要取决于中间膜的种类)。
单台电机的用量可以降低到60至80克。使用复合纸可以使得每台电机的成本降低14至30元。
因此,从成本效益的角度考虑,使用复合纸代替纯纸是一个明智的选择。
06#
江苏金华东电机漆包线降本思路
在过去的圆线时代,我们通过最大外圆、裸铜尺寸、最小漆膜厚度和偏心度等参数来定义和管控漆包线的尺寸。
然而,随着扁线技术的发展,我们面临着一个新的问题:扁线的偏心度不如圆线容易控制,特别是在漆膜较薄的情况下,这导致了供应商的报废率增加。
那么,为什么我们在圆线时代需要偏心度呢?原因在于,当漆膜附着在圆线上后,其形状就不再是标准的圆形。如果我们以加漆膜后的外径作为标准,那么公差会变得很大,这显然不符合我们的精度要求。
然而,对于扁线来说,我们并不需要担心这个问题。如果我们改变对偏心度的要求,转而关注外形尺寸,那么供应商的报废率可能会降低,成本也会相应下降。
小结
根据实际需求调整标准,降低供应商的报废率是降低成本的重要方法之一。
通过灵活应对技术和标准的变化,我们可以更好地控制成本并提高生产效率。
07#
磁钢注塑材料降本思路
磁钢和铁芯工作用的是热固磁钢胶水,每次生产都需要刮胶,生产环境比较差。后来大家为了工厂清洁度慢慢考虑注塑。
目前用的比较多的材料PA66和流动性较好的电木粉。
PA66这个材料流动性不太好,不能整体注塑,只能一叠一叠注塑,这会导致NVH问题,相信很多用PA66注塑的公司会有这种困扰。加上PA66具有吸水性,因此该注塑方式并不不推荐。
电木粉这个材料属于流动性好,热固材料,也耐高温,但是缺点就是贵,而且用起来比较浪费,基本上一台毛重200g左右,费用大概20~30rmb。
有两种思路:
▶ 改用机械固定方式:特斯拉不用注塑,用机械固定方式。这个说实话国内还真不敢用,首先是专利问题,其次这个变化对国内来说比较大胆,需要做好验证才可能上去。
尽管如此,如果我们能够解决分段铁芯的精度问题,提高其合格率,那么这种成本优化方案仍然具有潜力。
小结
采用分段定子铁芯设计并将转子冲片厚度提升一个等级,成本可降低约1~2元/公斤。
以转子冲片毛重15公斤为例,就能实现15~30元的成本节约。因此,未来在解决技术难题的基础上,这种方案有望成为降低电机成本的有效途径。
01#
江苏金华东电机简化的busbar设计
我刚刚接触新能源电驱时候,那时候电机还是以圆线居多,没有busbar的概念,后来扁线电机发展起来才多了这个零部件。
Busbar是新能源汽车电机中的重要部件,用于传输电流。早期的busbar设计非常复杂,主要因为扁线出线的自由度较低,绕组成型技术尚不成熟,以及对风险的担忧。
这种复杂的设计不仅增加了制造成本,还影响了良品率。
随着大家对扁线电机的绕组调整有了更深入的理解。通过优化绕组排列,可以使三相出线更加接近,从而使busbar设计变得更加简单。
02#
江苏金华东电机取消油环和导油板
在新能源汽车市场中,为了实现高效的冷却效果,油冷电机逐渐成为主流。作为油冷电机先驱,特斯拉是没用导油环的,最早设计是通过转子甩油去喷淋端部,但是这个稳定性不高,因此目前国内大部分油冷电机设计通常包括油环和导油板等零部件,这些零部件会增加了成本。
通过定子铁芯喷淋到绕组端部,这个设计需要对极进模理解比较深。并且需要对流体研究比较深,确保每个喷淋口出去的油速相当。
降本小结:
该零部件成本不低,主要是制造难度大。如果是PA67或者PPS,一套成本大概需要40rmb左右。
03#
江苏金华东电机减少铜线的用量
在扁线电机中,铜线的用量占据了相当大的成本比例。扁线电机两端高度是没有用的,如果能减少端部高度,铜重下去了,成本也下去了。
目前降低端部高度最有效的方式是降低直线段高度,目前国内大部分水平是8mm左右,如果能降到6mm甚至5mm,那么H-pin电机可以减少将尽100g铜重, I-pin降低200g。
目前大部分公司扁线定子制作采用激光焊接,这需要保证焊接的线对齐,那么就需要有切平工艺,这进一步导致用铜量增加,如果考虑用功率更大的tig焊,这一部分铜不久可以省下来了吗,这差不多有50g损耗(I-pin降低100g)。
降本小结:
目前国内漆包线加工费在15rmb/kg左右(根据漆膜厚度决定),铜价格60rmb/kg算,回收价格按照30rmb/kg算。那么这样至少可以有单台6rmb成本下降。
04#
江苏金华东电机替代涂覆粉材料
目前大高压电机和油冷电机都会去用涂环氧粉末,大部分还是用索马龙,单台用量差不多100g,I-PIN差不多200g,差不多15~30rmb左右。
暂且不说涂覆粉工艺各种问题(太脆容易开裂,与塑料尼龙附着性不好),就这价格也挺高的,如果说有一种材料能代替索马龙涂覆粉,或者干脆不涂覆(比如波绕),那么价格会降低很多。
降本小结:
随着800V电机越来越多,目前对焊接端解决方式是用环氧粉末,这其实并不少一个非常好的设计,工艺成本和材料成本都增加,考虑如何选择替代品是我们需要攻克的难题。
05#
江苏金华东电机复合纸代替纯纸
绝缘纸在扁线电机中承担两大关键角色。首先它为槽和铜线提供了绝缘保护。其次防止漆包线在插入过程中受到任何形式的损伤。
目前,新能源驱动电机主要使用Nomex纯纸作为绝缘纸,其价格大约是500元每公斤。每台电机所需的用量在80~100克之间。经过计算,每台电机的绝缘纸成本大约是32~60元。
相比纯纸,复合纸在同等厚度情况下,绝缘性能更好。大概0.22mm的纯纸与0.19的复合纸性能相当,并且成本更低。
为什么我们不选择复合纸呢?
原因是2019年出的一个标准:
《新能源汽车驱动电机绝缘结构技术要求》
这个标准对耐油实验对复合纸比较不友好,首先当时复合纸胶水普遍不耐油,做完耐油实验后,复合纸普遍出线分层的现象,其次由于0.5%的水分存在,复合纸中间的聚酰亚胺膜在高温下可能会发生水解反应。
因此当时复合纸普遍做不过耐油测试。但是随着时间发展,复合纸这个问题也得到了解决,通过胶水和聚酰亚胺膜的升级,耐油实验已经不是问题。
小结
如果将纯纸替换为复合纸,每公斤复合纸的价格大约为300元(主要取决于中间膜的种类)。
单台电机的用量可以降低到60至80克。使用复合纸可以使得每台电机的成本降低14至30元。
因此,从成本效益的角度考虑,使用复合纸代替纯纸是一个明智的选择。
06#
江苏金华东电机漆包线降本思路
在过去的圆线时代,我们通过最大外圆、裸铜尺寸、最小漆膜厚度和偏心度等参数来定义和管控漆包线的尺寸。
然而,随着扁线技术的发展,我们面临着一个新的问题:扁线的偏心度不如圆线容易控制,特别是在漆膜较薄的情况下,这导致了供应商的报废率增加。
那么,为什么我们在圆线时代需要偏心度呢?原因在于,当漆膜附着在圆线上后,其形状就不再是标准的圆形。如果我们以加漆膜后的外径作为标准,那么公差会变得很大,这显然不符合我们的精度要求。
然而,对于扁线来说,我们并不需要担心这个问题。如果我们改变对偏心度的要求,转而关注外形尺寸,那么供应商的报废率可能会降低,成本也会相应下降。
小结
根据实际需求调整标准,降低供应商的报废率是降低成本的重要方法之一。
通过灵活应对技术和标准的变化,我们可以更好地控制成本并提高生产效率。
07#
磁钢注塑材料降本思路
磁钢和铁芯工作用的是热固磁钢胶水,每次生产都需要刮胶,生产环境比较差。后来大家为了工厂清洁度慢慢考虑注塑。
目前用的比较多的材料PA66和流动性较好的电木粉。
PA66这个材料流动性不太好,不能整体注塑,只能一叠一叠注塑,这会导致NVH问题,相信很多用PA66注塑的公司会有这种困扰。加上PA66具有吸水性,因此该注塑方式并不不推荐。
电木粉这个材料属于流动性好,热固材料,也耐高温,但是缺点就是贵,而且用起来比较浪费,基本上一台毛重200g左右,费用大概20~30rmb。
有两种思路:
▶ 改用机械固定方式:特斯拉不用注塑,用机械固定方式。这个说实话国内还真不敢用,首先是专利问题,其次这个变化对国内来说比较大胆,需要做好验证才可能上去。
尽管如此,如果我们能够解决分段铁芯的精度问题,提高其合格率,那么这种成本优化方案仍然具有潜力。
小结
采用分段定子铁芯设计并将转子冲片厚度提升一个等级,成本可降低约1~2元/公斤。
以转子冲片毛重15公斤为例,就能实现15~30元的成本节约。因此,未来在解决技术难题的基础上,这种方案有望成为降低电机成本的有效途径。