电动汽车的电机壳、电池包加工技术分析

问：电动汽车的驱动电机，比内燃机少了多少个零部件？100个？300个？还是500个？

答案是：1000+

据不完全统计，一台常规内燃机，一般有高达1400多个零部件；而一台驱动电机则往往只有100-200个零部件，减少了将近1000多个零件。

对于一些传统加工刀具、设备和产线来说，这些减少的零件就像是被AI取代的人工岗位。

数据显示：传统五大件缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴的专用加工刀具的市场需求量正在逐年递减。

但与此同时，电机的金属加工项目也带来了全新的机遇。比如电机轴、电机壳体、电池托架等金属加工项目成为了新的增长点。

虽然不同于机械传动，但新能源汽车零部件加工的精密性要求却从未降低。加上轻量化需求、特殊复杂的零件形状，都对刀具和机床供应商们提出了更尖锐的挑战。

电机壳体主孔大直径精密加工

电机壳主孔的孔径大小取决于定子的大小。由于电动汽车需要足够高的能量密度，所以转子上的线圈直径需要在合理的范围内。

一般电动汽车中所用电机的定子直径至少在φ200mm以上，这意味着电机壳体主孔直径大小也必须在φ200mm以上。

常见电机壳体

而对于刀具制作来说，φ200mm已经是大直径刀具。

为了让能量损失降到最低，电机壳体/电机轴/定子等组件之间的配合必须优化到最合理的区间。

因此，在机加工领域，对于电机壳体的加工内容，特别是主孔和轴承孔的形位公差的要求特别严格。此外，电机为了提升功率密度，要做到尽可能轻、小，这对电机壳的壁厚也要求完美的控制。

综合来说，精度高、直径大、薄壁易于变形是目前电机壳体加工的主要特征。

为确保加工精度，现在的刀具会采用导条刀具理念，尺寸可达到µ级调节。

支撑导条起到了支撑、导向和吸振的作用，导条的设计能够抵消深孔加工中的变形。

更为重要的是，刀具重量是制约导条式刀具设计方案的因素之一。如果采用传统的刀具设计理念，直径这么大的刀具其重量至少要大于25Kg。

为了适应现代机床高速加工的理念，减小这类刀具的重量是尤为关键的技术难题。

随着3D打印技术和金属材料的发展，美国肯纳率先采用先进的3D打印和复合材料应用技术，率先解决了刀具减重的问题，最轻可制造15Kg以内的导条式刀具。

此外非常值得关注的是，保时捷之前推出了首款完全采用3D打印和附加制造技术制造的电机壳体。

壳体采用了优质铝合金粉末逐层3D打印，并结合激光金属熔合工艺。

最终金属3D打印的壳体比传统铸件减轻10%，且尽管厚度只有1.5mm，但刚度却比没有蜂窝结构的同类零件还要坚固。

电池包壳体加工

如果说电机好比汽车的“双腿”，那么电池就是汽车的“心脏”。

动力电池的发展趋势为高密度、高容量、高电压，分别对应着性能、续航和快充三大终端需求。

电池包托架

这就意味着有限的壳体空间内，要尽可能地塞进更多的电芯模组，且还要在内部留出足够的冷却系统空间。

所以，电池包壳体的加工趋势为薄壁化、复杂化、轻量化。

为了实现最大的经济性，PCD刀片材料和油雾润滑技术成为了关键。

根据不同的加工余量、加工任务和零件，采用不同的减少切削力的铣削工艺是核心思路。

PCD螺旋刃铣刀

例如，在加工某些轮廓时，最佳的方式就是采用一些用于大切除量切削的铣刀。

除了传统的金属加工，汽车轻量化也是大势所趋。工程塑料和各种复合材料成为了轻量化的首选。

而对于这些零部件加工，我们可以从航空航天领域的刀具加工中获得灵感。

比如采用金刚石PCD刀具，面对诸如碳纤维板等工件，也可以满足复杂形状的加工。

编辑：黄飞