王金彬

三菱電機自動化（中國）有限公司 北京 10000

電動汽車的“心臟”就是電驅(qū)動系統(tǒng)，每輛新能源汽車都需要電驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)動力輸出與控制。電驅(qū)動系統(tǒng)主要由驅(qū)動電動機、電動機控制器及變速器構(gòu)成。驅(qū)動電動機主要由定子、轉(zhuǎn)子和其他機械結(jié)構(gòu)組成。驅(qū)動電動機有直流電動機、異步電動機、永磁同步電動機及開關(guān)磁阻電動機等多種。

無論哪種電動機，評價其優(yōu)劣有三方面指標：

1）控制性，包括響應(yīng)時間、控制精度、高效率區(qū)間、溫升及可靠性等。

2）性能，包括功率密度、轉(zhuǎn)速范圍、容量密度、過載能力以及電動機質(zhì)量、體積、功率因素等。

3）經(jīng)濟性，包括價格、耐久性、維護成本等。

各大電動機生產(chǎn)廠家都在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中圍繞提高這三方面的指標做努力。下面分別從生產(chǎn)制造和自動化控制兩方面淺談三菱電動機生產(chǎn)特點。

生產(chǎn)制造

1.生產(chǎn)制造全自動

三菱電動機生產(chǎn)線全自動化，定子、轉(zhuǎn)子、合裝、輸送及檢測等生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 三菱電動機機生產(chǎn)線流程

以扁線永磁同步電動機定子線為例，工序包括疊片、插紙、HairPin成型、插線、壓線、擴口、線端扭頭、線端切平、線端焊接、BUSBAR焊接及電測試等，工位之間由輸送線連接。涉及的生產(chǎn)設(shè)備主要技術(shù)與工藝包括：絕緣紙插入、HairPin成型、扭頭、漆包線切齊、連接線焊接、涂布、滴漆、磁鋼裝配、充磁、表磁檢測、鐵芯堆疊、壓裝及定子入套等。其中，銅線上料、部件抓取，一般采用RH-6CRH-7020-D型機器人和JE系列伺服。對于細微銅絲送料，采用輸送型張力控制裝置，如張力值 >0.5g，則繞線速度 <50m/s。發(fā)夾成型目前采用2個/s的高速成型機，并需要采用高性能的R32MTCPU運動控制器進行多軸同步控制。

2.應(yīng)檢盡檢

1）生產(chǎn)準備時對所有的進貨（原材料、外協(xié)零件）實行100%檢測，確保所有的材料和零件符合質(zhì)量標準。

2）各工序之間100%檢測。例如絕緣紙插入后進行絕緣性能檢測，而不是直接進行發(fā)夾插線。再如，線端切平、焊接是要分別進行視覺系統(tǒng)檢測和通電檢測，以確保沒有虛焊和漏焊。

這樣的工藝設(shè)置，在生產(chǎn)準備和生產(chǎn)周期上很麻煩，也占用大量的時間，但與產(chǎn)品質(zhì)量相比，多付出的這些成本是值得的。另外，對于焊接、續(xù)線接合等工藝還需要微電弧、激光、熱壓焊、超聲波及微型點膠等特殊工藝。對于轉(zhuǎn)子/定轉(zhuǎn)子合裝、旋變調(diào)零、安規(guī)測試等也有相應(yīng)的專機和專有技術(shù)。

自動化控制

自動化控制是高節(jié)拍（提高生產(chǎn)效率）、高穩(wěn)定性、高性價比的保障。由于檢測工序增加，質(zhì)量監(jiān)測、追蹤系統(tǒng)強化，必須增加檢測、監(jiān)測設(shè)備，加長了生產(chǎn)流程。為了保持產(chǎn)能不變，需要加快生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率。主要措施就是采用已經(jīng)驗證過的標準化方案，包括標準化設(shè)備硬件模組、標準化軟件、網(wǎng)絡(luò)等。

電驅(qū)動自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。電氣硬件配置包括通過CC-Link IE網(wǎng)絡(luò)連接機器人、伺服控制系統(tǒng)、IO-Link網(wǎng)關(guān)和遠程I/O等各種設(shè)備，收集生產(chǎn)設(shè)備中的數(shù)據(jù)信息。標準化設(shè)備硬件模組推薦配置見表1。標準化軟件包包括標準化的系統(tǒng)庫和應(yīng)用庫，具體內(nèi)容見表2。

表1 標準化設(shè)備硬件模組推薦配置

表2 標準化軟件包

圖2 電驅(qū)動自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)架構(gòu)

生產(chǎn)線設(shè)備統(tǒng)一操作畫面如圖3所示。內(nèi)容有主畫面、手動操作畫面、報警操作畫面、PLC狀態(tài)顯示畫面、I/O狀態(tài)監(jiān)控畫面、網(wǎng)絡(luò)診斷畫面、伺服系統(tǒng)操作畫面、變頻器操作畫面及生產(chǎn)計劃排班畫面等。以下以主畫面和網(wǎng)絡(luò)診斷畫面舉例說明。

圖3 生產(chǎn)線設(shè)備統(tǒng)一操作畫面

（1）主畫面 在畫面頂部的狀態(tài)欄中，包含了最多12個區(qū)域的狀態(tài)、畫面名稱、站位/用戶信息、日期時間、PLC狀態(tài)、語言選擇和操作員登錄（密碼管理），畫面底部提供了預(yù)定義的畫面導(dǎo)航。如圖4所示。

圖4 主畫面

（2）網(wǎng)絡(luò)診斷（CC-Link IE TSN Diagnostic）畫面CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)診斷包含兩幅畫面，如圖5所示。第一幅可以顯示CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)主站模塊以及各個從站的狀態(tài)。在實際應(yīng)用中，將代表各個從站的小方塊放置在設(shè)備/產(chǎn)線布局圖中以便更快找到該站點的具體位置。第二幅畫面顯示從站具體的診斷信息和故障記錄，并將故障記錄導(dǎo)出到U盤中，方便網(wǎng)絡(luò)問題分析。這套軟件不僅可以用于裝配生產(chǎn)線，還可以用于機械加工等離散型制造行業(yè)的工業(yè)自動化系統(tǒng)。

圖5 CC-Link IE TSN網(wǎng)絡(luò)診斷畫面

以上是三菱電機在電動汽車驅(qū)動電動機生產(chǎn)線應(yīng)用中的體會，文中也只是從個別工藝點談應(yīng)用，難免有認識不足和不全面的問題，請業(yè)界行家批評指正。