Новости

Mar 09, 2023

Сборка двигателей электромобилей

Переход от двигателя внутреннего сгорания к батареям и электродвигателям

Переход от двигателя внутреннего сгорания к батареям и электродвигателям является, с точки зрения автомобилестроения, монументальным. Но нельзя отрицать, что это проблема, которую производители и поставщики пытаются решить.

Столкнувшись с новыми правилами, призванными помочь сократить глобальные выбросы углекислого газа, у производителей оригинального оборудования (OEM) не было другого выбора, кроме как сместить акцент с дизельного и бензинового топлива на аккумуляторы. Почти каждый OEM-производитель обнародовал свои планы относительно электромобилей. Этот сдвиг парадигмы вызвал интерес как у традиционных производителей двигателей, так и у нескольких стартапов, разрабатывающих новые технологии.

Будь то электромобиль, грузовик или трактор, тяговые двигатели жизненно важны для вращения колес. Вот почему многие автопроизводители, такие как BMW, Ford, General Motors и Volkswagen, планируют собирать двигатели самостоятельно.

Например, Ford тратит 150 миллионов долларов на ремонт своего 53-летнего автомобиля.Трансмиссионный завод Ван Дайк в Стерлинг-Хайтс, штат Мичиган, для массового производства электронных двигателей. General Motors также применяет вертикально интегрированный подход, создавая модульное семейство силовых агрегатов Ultium Drive, состоящее из трех взаимозаменяемых двигателей.

«Как и в случае с другими двигательными системами, которые являются сложными, капиталоемкими и содержат большое количество интеллектуальной собственности, нам всегда лучше создавать их самостоятельно», — говорит Адам Квятковски, исполнительный главный инженер по глобальным электрическим двигателям в GM.

«Большинство компонентов Ultium Drive, включая отливки, шестерни и сборки, будут изготовлены из деталей, полученных по всему миру, на [наших] существующих глобальных двигательных установках на общих гибких сборочных линиях», — объясняет Квятковски. «[Это позволит нам] быстрее наращивать производство электромобилей, добиться экономии за счет масштаба и скорректировать [нашу] структуру производства в соответствии с рыночным спросом».

«Принимая на себя роль двигателя внутреннего сгорания в автомобилестроении, электронные двигатели являются фундаментальным строительным блоком электромобилей вместе с аккумулятором и силовой электроникой», — добавляет Хенрик Грин, технический директор Volvo Cars, который взял на себя обязательство сборку электродвигателей на своем заводе по производству силовых агрегатов в Скёвде, Швеция.

«Внедрение разработки электродвигателей собственными силами позволит [нашим] инженерам дополнительно оптимизировать всю электрическую трансмиссию», — объясняет Грин. «Этот подход [позволит нам] добиться дальнейших успехов с точки зрения энергоэффективности и общей производительности».

Несмотря на то, что существует множество различных типов конструкций электродвигателей, каждое устройство состоит из четырех основных компонентов: ротор, статор, корпус в сборе и модуль управления аккумулятором. И в целом здесь меньше деталей, чем в двигателе внутреннего сгорания (ДВС). Электронный двигатель обычно имеет всего около 20 движущихся частей против 200 или более в ДВС.

По мере того, как OEM-производители и поставщики наращивают производство электромобилей, все больше роботов будет использоваться для сборки более мелких деталей и узлов, а не только самого двигателя. Одной из областей, которая является идеальным кандидатом для автоматизации, является сборка ротора, где жесткие допуски создают множество проблем.

При сборке роторов и статоров роботы используются для подбора, намотки и придания формы катушкам или обмоткам. Роботы также могут использоваться для выполнения соединений, прессования вала ротора, сварки и склеивания, а также соединения корпусов болтами.

«Точная автоматическая инъекция клея в корпуса магнитов необходима для обеспечения удержания магнитов даже при очень высоких скоростях вращения — 15 000 об/мин и более», — говорит Патрик Мэтьюз, глобальный менеджер группы силовых приводов компании ABB Robotics. «Испытания и проверки также являются постоянной деятельностью на протяжении всего производства электронных двигателей, при этом роботы постоянно контролируют качество и правильность сборки с очень жесткими допусками».

У таких поставщиков, как ABB, наблюдается рост бизнеса благодаря недавнему переходу автомобильной промышленности на электрификацию. В частности, они производят больше автоматизированных систем для сборки электродвигателей. По словам Мэтьюза, две темы на рынке электродвигателей — это постоянные изменения и постоянное совершенствование продукции.