在新能源汽車和電動(dòng)出行設(shè)備蓬勃發(fā)展的今天，輪轂電機(jī)作為直接驅(qū)動(dòng)車輪的核心部件，其性能優(yōu)劣直接影響著終端產(chǎn)品的市場競爭力。然而，當(dāng)拆解一臺高性能輪轂電機(jī)，會發(fā)現(xiàn)決定其性能上限的并非外部結(jié)構(gòu)，而是內(nèi)部那些精密繞制的線圈。

在業(yè)內(nèi)有句行話：“電機(jī)性能七分靠設(shè)計(jì)，三分靠工藝”，而線圈工藝占這三分中的兩分。今天，將深入輪轂電機(jī)制造中，剖析其線圈制作工藝環(huán)節(jié)的行業(yè)共性挑戰(zhàn)。

輪轂電機(jī)線圈

輪轂電機(jī)線圈與傳統(tǒng)電機(jī)線圈有著本質(zhì)區(qū)別。受安裝空間限制，輪轂電機(jī)須在有限的環(huán)形空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大化的電磁轉(zhuǎn)換效率。這種特殊結(jié)構(gòu)使得線圈須適應(yīng)特殊的槽型設(shè)計(jì)，在狹小空間內(nèi)完成高精度繞制，同時(shí)滿足絕緣、散熱、機(jī)械強(qiáng)度等多重性能要求。

輪轂電機(jī)對線圈制作的精度要求遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)電機(jī)，同時(shí)需要達(dá)到更高的填充率標(biāo)準(zhǔn)。這種近乎苛刻的要求，正是輪轂電機(jī)線圈制作難度顯著高于普通電機(jī)的根本原因。

線圈制作的核心挑戰(zhàn)

（1）精度、效率、成本的平衡難題

在輪轂電機(jī)線圈制作領(lǐng)域，企業(yè)普遍面臨精度、效率、成本三者難以兼顧的困境。高精度繞制往往意味著設(shè)備投入大、生產(chǎn)效率低；追求效率又可能導(dǎo)致質(zhì)量波動(dòng)；控制成本則又可能犧牲產(chǎn)品的一致性。許多制造企業(yè)不得不在三者間尋找一個(gè)平衡點(diǎn)。

（2）繞線過程中的絕緣層隱憂

輪轂電機(jī)中工作環(huán)境復(fù)雜，對絕緣性能要求極高。但在高精密繞制過程中，導(dǎo)線絕緣層的微小損傷往往難以在生產(chǎn)環(huán)節(jié)被檢測，卻在后期使用中成為致命隱患。

據(jù)行業(yè)故障分析表明，相當(dāng)比例的輪轂電機(jī)早期失效與線圈絕緣損傷有關(guān)。這些損傷大多發(fā)生在繞線過程，由于張力控制不當(dāng)、導(dǎo)線與工裝接觸點(diǎn)應(yīng)力集中等因素造成。

（3）高填充率要求下的空間挑戰(zhàn)

隨著輪轂電機(jī)向高功率密度方向發(fā)展，線圈填充率成為性能提升的關(guān)鍵瓶頸。但由于輪轂電機(jī)特有的環(huán)形結(jié)構(gòu)使得繞線空間極其有限，尤其是內(nèi)圈位置，可用空間明顯小于外圈。

（4）新型材料帶來的工藝適應(yīng)性挑戰(zhàn)

近年來，扁線繞組、高導(dǎo)熱絕緣材料等新技術(shù)逐漸應(yīng)用于高端輪轂電機(jī)上，但這也給輪轂電機(jī)工藝帶來挑戰(zhàn)。扁線雖能提高填充率，但其剛性大、拐角易損傷的特性對繞線設(shè)備提出更高要求；高導(dǎo)熱絕緣材料雖散熱性能優(yōu)異，但其機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性往往不如傳統(tǒng)材料，在自動(dòng)化繞制過程中更易出現(xiàn)分層、開裂等問題。

我們看到輪轂電機(jī)線圈核心挑戰(zhàn)的背后，其痛點(diǎn)根源可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

※環(huán)形空間的幾何特性：輪轂電機(jī)的環(huán)形結(jié)構(gòu)本質(zhì)決定了其線圈制作的特殊性，與傳統(tǒng)徑向電機(jī)不同，輪轂電機(jī)的定子呈圓環(huán)狀分布，繞線路徑呈扇形展開，內(nèi)外圈弧長存在顯著差異。

這種幾何特性易導(dǎo)致：內(nèi)外圈導(dǎo)線長度差異大，易產(chǎn)生電阻不平衡、繞線張力控制難度大，內(nèi)圈易松弛，外圈易過緊、槽滿率分布不均，內(nèi)圈填充率通常明顯低于外圈。

※工藝-設(shè)備匹配度不足：目前市場主流的繞線設(shè)備大多難以適應(yīng)輪轂電機(jī)的特殊需求；

其原因主要是通用繞線機(jī)缺乏對輪轂電機(jī)環(huán)形結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性、現(xiàn)有繞線工藝難以適應(yīng)輪轂電機(jī)狹小的槽口設(shè)計(jì)、缺乏針對扁線、異形線等新型導(dǎo)線的專業(yè)繞制設(shè)備、質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)較薄弱。

※材料-工藝協(xié)同優(yōu)化不足：輪轂電機(jī)線圈制作涉及電磁設(shè)計(jì)、材料科學(xué)、機(jī)械工程等多學(xué)科交叉，但目前行業(yè)中材料- 工藝協(xié)同優(yōu)化的研究仍顯不足。

盡管輪轂電機(jī)的線圈在裝配挑戰(zhàn)上，本質(zhì)上是反映了制造業(yè)從“能做”到“做好”的轉(zhuǎn)型升級之痛。當(dāng)行業(yè)競爭從產(chǎn)品功能轉(zhuǎn)向性能與可靠性，那些隱藏在產(chǎn)品內(nèi)部的工藝細(xì)節(jié)，將決定企業(yè)的市場地位與生存空間。

合利士多年來專注于電機(jī)智能裝配系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，已成功為眾多電機(jī)客戶提供了從定子裝配、轉(zhuǎn)子裝配到總裝測試的全流程解決方案。我們深知，一臺高性能電機(jī)背后，是無數(shù)工藝細(xì)節(jié)的精準(zhǔn)把控；而每一次技術(shù)突破，都源于對行業(yè)痛點(diǎn)的深刻理解與持續(xù)探索。

面對輪轂電機(jī)制造的技術(shù)浪潮，合利士愿與行業(yè)同仁共同探討電機(jī)制造的工藝優(yōu)化路徑。我們提供專業(yè)的電機(jī)裝配工藝評估服務(wù)，期待與您交流行業(yè)見解，共同推動(dòng)中國電機(jī)制造業(yè)向更高精度、更高能效、更高可靠性邁進(jìn)。

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