【原创】博格华纳绕组端部短焊接&S—Winding、向心油冷工艺介绍

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大家好，我来自博格华纳，我们公司主要做纯电动的产品，包括P1、P2还有增程的一些电机，直径270毫米的这种。针对混合动力，我们有P1+P3的P13结构的电机，以及电后桥的P4电机，还有现在我们在开发的轮边驱动或者轮毂的电机产品。

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《绕组端部短焊接、S—Winding、向心油冷工艺介绍》PPT

我介绍的背景，为了应对行业的客户需求，因为我们主要做的是Tier2，我们的客户是Tier1供应商，客户要求既要性能好又要价格低，还要求技术领先，所以行业内现在是非常卷的状态，这种状态下我们怎么应对客户的需求。首先是绕组的端部短焊接，做这个短焊接的目的有几点，先说一下它的路线。现在市场上的现状大概是在8到9毫米的端部尺寸，博格华纳量产的产品目前是8.5毫米的，今年能够量产的是4到4.5毫米的产品，预计明年能够量产的是2毫米的产品。

针对不同的焊接我们有不同的生产工艺，这是它的短焊接的对比，从这儿可以看到这是两款不同的产品，通过端部的降低，可以实现向间电阻的降低。左边的降低了3.8%左右，修天产品可以降低2.4左右，不同的电机它的降低幅度是不同的，但是它降的尺寸基本上是一样的，因为电机的长度不一样，它降低的比例也是不同的。从这儿也可以看得到，电机更适合于扁平电机，比如说270或者290的，轴向尺寸越短，它的优势越大。针对现在量产的和更改后的优化后的对比，可以看到它的拉力基本上是持平的，没有大的变化。这是过程的开发，短焊接有个好处，是先成型，可以利用现有的产线，不需要做重大的变化，可以减少总长度以及剥离长度。通过我们改进的工艺以及程序社了可以实现扭线的兼容，另外可以确保扭线后的平整，不需要剪切。

另外是焊接工艺，受影响的关键工艺过程主要是通过改进设备以及工具机程序设计，通过焊接夹头可以改进夹头和呼尺实现优化。

短焊接总结。在现有hairpin工艺产线上通过工装和参数的优化可以达到短焊接的要求，使现有产线能够充分利用，减少固定资产投资。现在国内很多厂家都投了扁线电机hairpin的产线，如果再重新投资的话，固定资产投资会非常高。通过这种工艺的升级，可以利用现有的产线，只需要更改一部分工装就可以实现。

量产的项目能够通过现在的产线升级，实现现有量产产品的产能升级。

降低端部高度，可以减少电机轴向尺寸，降低铜线用量，可以进一步提升功率密度，降低系统的成本。

降低端部高度，可以减少绕组的损耗，比如铜损是可以降低的。铜损降低以后有利于提升CLTC效率。

这是在已经投入的设备上的优化，我们采用的是短焊接工艺的改进。

对于还没有投入的或者新投产线都是采用S—Winding的绕组。S—Winding我们从2002年开始研发，2006年试制样机，2016年首次在高压产品上进行应用，到2023年我们是第四代的S型绕组，应用于纯电动的EV的车型。

这是和hairpin的制程比较，上面是S—Winding的绕组，下面是发卡的绕组工艺，S—Winding这种主要是绕组成型，一个卷线，一个迁线，最后是滴漆，发卡需要做绕组成型，排线，嵌线，嵌线以后的扭线、焊接、涂覆，最后出产品，设备的投入和工序要高很多。这是端高尺寸的对比，同样一个hairpin电机和S—Winding的对比，它的插线端基本持平，两个端高都在28左右。针对焊接端波绕的可以比hairpin降低大概5毫米左右，这也是它的优势。

这是目前我们已经量产的或者正在开发的一些产品，有直径188毫米的，8极72槽6层连续绕组。以及直径220mm，6极54槽8层绕组，还有正在量产的直径270mm24极144槽8层绕组。

S—Winding的优势。

1.有利于平台化设计。大家知道hairpin在调整绕组的层数包括支路数的时候，在产线上是非常难生产的，很难调整。S—Winding可以避免这个问题，它可以在一条产线上，以6极54槽的为例，一条产线可以通过参数的调整，生产6层、8层、10层甚至12层的绕组，包括两支路和三支路的绕组也可以在同一条产线生产。还有高压、低压平台的都可以，包括内转子以及外转子的电机都可以在这一条产线生产，它的灵活度非常高，比hairpin的要高很多，这也是它的好处。特别是在应对目前新能源汽车行业产品快速迭代的过程，有利于投资的减少以及浪费，客户的需求变更以后，我只需要调整一些参数就可以满足下一项目的需求。

2.设备投资少，与hairpin的设备投资相比，设备投入费用低，特别适合8层以上的工艺。因为产线的投入层数越多成本越低，8寸以上hairpin的设备投入会非常的高，而波绕的就会更有优势。

3.端部尺寸小，体积小。由于没有hairpin的焊接工艺，可以进一步降低系统体积。

4.可靠性高。这个工艺没有去漆皮，没有导线焊接以及涂覆工艺，可以提高产品的可靠性。

5.特别是针对800V的它没有扩层，不需要端部的径向尺寸空间的扩充。利用导线的绝缘，因为没有破坏，所以它可以满足800V平台的爬电要求。

这是我们的定子向心式油冷。这个定子的散热结构是采用多层叠片，左右两边的绿色部分是我们的特殊结构，采用阶梯孔的冲片形成的向心式的油路，通过不同的冲片，通过旋转这个槽的角度，通过左旋或者右旋可以形成一定的阶梯，通过最右边这张图片可以看到，它这个油路是从右边通过一个倾斜的阶梯形状的角度喷射到绕组上的，这是散热的结构，通过凸起的结构可以避开喷油的通道，通过凸起可以增加扰流，增大散热面积。

这是和油管相对比，油路是采用串联的结构，油管采用的是两个并联，所以它需要的流量更大，另外它的散热不均匀，采用向心式的油路可以做到油量更均匀，散热更好。

从这儿可以看到，上面红色的部分是它的油路，喷出来的油路像八字型的形状，可以把这个油路分开。在顶部是采用双油路的，在侧面和底部采用单油路，油可以从上面流到下面来，使油的冷却更均匀。我们可以测到电机温度的高温区，针对高温区可以定向的进行油路的优化，可以使它的散热更均匀。当它散热均匀以后就可以使它的额定功率进一步提升。

向心式油冷优势：

1.电机的绕组首先喷淋均匀，绕组可以被冷却油完全覆盖，电机的冷却均匀性好。

2.油路采用串联结构，冷却油利用更充分。

3.无需喷油管、喷油环等其他零部件，安装简单，成本低。

4.可以利用凸台的扰流作用，使油路充分换热，换热效果更高。

5.外圆面凸台与油品接触面积达，增加换热效率。

6.端部喷淋效果比较好。

7.NVH好，油品在工作过程中具有抑制振动传播的作用，有效改善NVH，能够降低2到3分贝。

8.进油口布置容易，可以从不同的角度进行布置，与油管等其他油路必须布置到电机上部相比，更有利与降低系统整体高度，有利于系统的油路优化。

9.可以进一步提升额定功率和额定扭矩，提升峰值的功率密度，进一步缩小电机体积，提升功率密度。体积提升以后其实它的成本也就能够进一步降低。

谢谢。

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