皓星恒温电加热倾斜滴漆|直击EV电机定子滴漆工艺痛点，彻底告别作坊模式

引言

       近年，随着新能源车的高歌猛进，电机作为新能源车的动力心脏，其技术发展也成为了行业关注的热点。定子又作为电机的机械支撑，它的主要作用是产生旋转磁场，而定子绕组的滴漆绝缘涂敷处理则成为了电机生产制造中不可缺少的重要环节。定子的滴漆涂敷主要有以下三个作用：

       1、紧固：绕组内的所有空隙由绝缘漆填充，通过烘干工艺将绕组固化为一个整体，否则松散的电磁线会因为电磁作用产生振动和噪声，间接影响整车的NVH特性；

       2、导热：电机运行过程中，导体所产生的热可以通过无障碍的通道向外扩散，如果漆浸效果不好，散热通道不畅，直接的后果是电机发热，降低电机的热转化效率；

       3、绝缘：为了提高能量的转化效率和充电效率，电机高压化已经是未来的趋势，绕组承受幅值很大的短时冲击电压，将会受到高电压应力，PDIV（重复脉冲电压下绝缘局部放电起始电压）被作为电机绝缘系统重要参数，影响PDIV测试结果的因素之一：在一定的条件下，提高填充率，导线间距过小时，不会产生局部放电。

       那么如何提高滴漆的填充率，则成为各个电机制造商思考的方向。

图1  滴漆涂敷的作用

一 、技术背景

       目前，市场上比较主流的EV电机定子漆浸工艺，依照绕组受热和漆浸方式等的不同，大致可以分为：

       a、热风滴浸式；

       b、电加热滴浸式；

       c、电加热沉浸式；

       d、IH滴浸式等。

       各种工艺路线都有其优缺点，皓星将重点放在如何提高定子的填充率， 综合生产效率和自动化程度提高，结合整个产线的投资效率和能耗的效率等客户关注的痛点上，通过自主研发为客户提供定子直流电恒温加热滴浸成套解决方案。

图2  皓星电加热滴漆系统布局图

二、聚焦核心， 如何提高滴漆的填充率？

图3  影响滴漆填充率的三大因素

 1） 恒温是挂漆量稳定的关键

       首先我们先来了解一下绝缘树脂（清漆）的特性，在某一个特定的温度下，清漆的流动性最好，随着温度的升高，清漆逐渐凝胶固化。

图4  漆流动性的温度曲线

       其次，我们就目前比较主流的热风滴浸式和皓星电加热滴漆系统，从温度控制、结构设计等方面进行对比（如下）。

图5  热风滴漆设备示意图

①热风滴漆设备结构和布局（见上图）

       a、热风滴浸式的结构决定了定子在进去滴漆区和凝胶区时，温度是无监控的状态：滴漆时，温度处于衰减的状态，不利于滴漆的流动性；凝胶时，温升没办法控制，产生气泡的风险很大。

       b、由于热风滴漆炉是一体化的，整个线体由一个动力源驱动，如果某一个局部出现故障，整炉产品报废的风险很大。

图6  电加热滴漆线体示意图

②电加热滴漆线体的结构和布局（见上图）

       a、自主研发设计，实现定子三相端子高效精确稳定取电加热，并使温度得到有效控制，确保滴漆和凝胶时定子产品的一致性和稳定性。

       b、皓星电加热滴漆系统采用柔性化设计，每个功能单元可独立运行，如果某一个局部出现故障，不会影响整个产线的效率和品质。

通过对比，我们可以大致得出两种方式对应的温度曲线：电加热工艺在滴漆段温度是恒定的，在凝胶和预固化阶段的温升可控，温度可以控制在±5度以内。

图7  热风加热与电加热各时段温度对比曲线图

2）定子倾斜角度和转速自由调整，改善清漆的流动性

       根据定子的大小和形状，自由设定定子的倾斜角度，改善清漆的流动性，让清漆顺滑流到定子的每个角落，清漆填充更充分。

图8  定子倾斜机构示意图

3） 滴嘴位置和流量的精准控制，确保滴漆效果的均匀性

       精螺杆阀配合滴嘴，位置精准控制，让铁芯和槽纸及槽纸和铜线之间能够均匀填充清漆，同时保证清漆不外溢到铁芯的端面。

图9  滴管位置和流量控制示意图

三、电加热滴漆对电机NVH性能改善明显

       通过取样批量的定子分别做了热风滴漆和电加热滴漆的实验，然后装配完整的定子去做NVH的测试，通过下图的数据可以看出，电加热滴漆的定子在高转速区域NVH有倾向性的改良（有10dB左右的改良）。

图10  热风和电加热电机NVH性能对比图

四、电加热滴漆产线能耗表现优异

       由于电加热滴漆设备是直接对三相绕组通直流电产生内焦耳热，而普通热风或者IH加热是通过外部铁芯将热量传导给铜线，发热管发热通过空气和铁芯介质传导给铜线，介质损失的热量太多；

       另外，热风一体化设备的结构决定了在小批量试产时，设备必须全功率打开，且不能即开即用；电加热滴漆设备由独立单元组成，小批量试产时，可把全工艺（预热，滴漆，凝胶，固化，冷却）放在一个独立滴漆单元中完成，即开即用，效率得到大幅度提升；

       下面我们来分别对比电加热产线、热风一体设备在非满产和满产时的能耗表现：

1）非满产状态下

       ①电加热独立滴漆站能耗：实测完成一个产品能耗，开始前电能表读数5.2KW·h ，完成后电能表读数11.1KW·h，过程能耗约6KW·h。 

图11 电加热滴漆能耗实测

       ②普通热风一体设备能耗：设备功率为200KW，以生产20个产品为例，从开机到生产结束，耗时4小时，能耗800KW·h；

2）满产状态下（以CT=90S量产线为例）

       ①电加热产线按照8个独立滴漆头配预热炉、固化炉和冷却炉的总功率为120KW（预热炉20KW，滴漆站5KWx8 =40KW，固化炉40KW，环线线体20KW）；

       ②普通热风一体化设备炉功率200KW；

图12 某普通热风一体化设备功率铭牌

       按CT=90S的量产线为例，电加热产线比普通热风一体化设备一年节约电能33万度，经济效益十分可观。

图13 非满产和满产状态下的能耗对比一览表

五、电加热滴漆设备优势

       利用率高：绝缘漆利用率高(99%左右)，基本无浪费，环保；

       耗能低：电机线圈通电发热方式大幅提升加热效率，减少能量损耗；

       漆浸充分：加热均匀，绝缘树脂在浸渍时接触到高温的线圈，渗透能力强；

       填充饱满：持续通电，热量由绕组线圈向外传导，线圈内部填充效果佳；

       使用灵活：即开即用，使用率远远高于传统滴漆，降低能耗。

图14  热风式与电加热滴漆指标对比图

六、团队优势

       ①丰富的产品交付经验；

       ②完整的填充率评价方法；

       ③完全自主知识产权；

       ④支持各种批量样机制作。