博格华纳:绕组端部短焊接、S-Winding、向心油冷工艺介绍

汽车   2024-10-11 17:27   吉林  

该文档主要介绍了博格华纳的三种电机技术:绕组端部短焊接、S - Winding 绕组和定子向心式油冷技术,以下是详细内容:


1. 绕组端部短焊接


  • 技术发展

    • 基于博格华纳现有焊接技术开发,最大限度减少工艺过程变化,4.5mm 短焊接技术将于 2024 年落地。

    • 介绍了焊接工具厚度分别为 4mm(CuCrZr)、3mm(CuW)等不同情况及技术路线。

  • 性能优势

    • 电阻降低:基于不同的基础设计及工艺,线电阻可降低 2% - 4%。

    • 拉力满足要求:10 件样本拉力对比显示短焊接拉力满足要求(>200N)。

  • 关键工艺过程

    • 线成型:无重大变化,减少总长度和剥离长度。

    • 焊接:是受影响的关键工艺过程,改进设备、工具及程序设计,保证焊接质量,不烧釉。

    • 扭线:受影响的关键工艺过程,改进工具及程序设计,确保扭线后的平整,无需剪切。

  • 总结

    • 现有 hairpin 工艺产线通过工装和参数优化可实现短焊接,减少固定资产投资。

    • 量产项目可通过产线升级形成量产产能。

    • 可降低端部高度,减少电机轴向尺寸和铜线用量,提升功率密度,降低系统成本,有利于提升 CLTC 效率。


2. S - Winding 绕组


  • 技术专利与发展历程

    • 博格华纳拥有 40 余项 S 型绕组技术专利,2002 - 2023 年有一系列应用和发展,应用于多种电机。

  • 技术特点

    • 没有焊点(除引出线外),可靠性高;适合高速电机多层绕组;制作过程少;无需涂覆,自动化率高;单台成本与发卡相当;自制产线,周期短,通用性好,变更灵活。

  • 与发卡工艺对比

    • 在焊接、周期时间、成本、工艺流程等方面具有优势,如可以大幅减少焊接数量,减少工艺过程,提高产品质量。

  • 产品应用与优势

    • 主要应用于 P2 架构系统等,有不同直径、极数、槽数和层数的产品。

    • 优势包括有利于平台化设计、设备投资少、端部尺寸小、可靠性高、无扩层等。


3. 定子向心式油冷


  • 散热结构

    • 定子铁芯中部由外圆带凸起的冲片组成,端部由带阶梯孔的冲片组成,构成阶梯喷油通道。

    • 与油管冷却的并联油路不同,向心式油冷两端与中间铁芯部分是串联油路。

  • 优势

    • 电机绕线端部喷淋均匀,冷却均匀性好;油路串联,冷却油利用更充分;无需喷油管等零部件,安装简单,成本低;利用凸台扰流,换热效率高;外圆面凸台散热效率好;端部喷淋效果好;NVH 好;进油口布置容易,有利于降低系统整体高度和油路优化;可提升额定功率和额定扭矩,提升功率密度,缩小电机体积。

定子向心式油冷技术的工作原理如下:


1. 散热结构设计


  • 定子铁芯冲片结构

    • 定子铁芯中部由一种外圆带凸起的冲片组成,端部由一种带阶梯孔的冲片组成。每个阶梯孔都对应一个定子槽,且阶梯孔距电机轴的距离逐渐增大,形成阶梯喷油通道。

  • 油路连接方式

    • 采用串联油路,与传统油管冷却的并联油路不同。向心式油冷的两端与中间铁芯部分是串联的,这种设计能够更有效利用冷却油带走热量。


2. 冷却过程


  • 喷油与冷却

    • 冷却油通过阶梯喷油通道进入定子铁芯。由于阶梯孔的设计,冷却油可以更均匀地分布在定子铁芯的各个部位,包括绕线端部。

    • 电机运行时产生的热量传递给定子铁芯和绕线,冷却油在流经这些部位时吸收热量,从而实现冷却效果。

  • 扰流与换热增强

    • 中部冲片外圆的凸起结构和端部冲片的旋转安装方式会产生扰流作用。扰流可以增大冷却油与定子铁芯、绕线之间的接触面积,使油路充分换热,提高换热效率。

  • 热量带走与散热

    • 吸收了热量的冷却油继续在串联油路中流动,将热量带出电机。同时,外圆面凸台与油品接触面积大,也有助于散热,进一步提高散热效率。


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