浅谈新能源汽车电驱动总成制造技术

电驱动总成不断发展，其新的制造技术主要围绕轻量化、高速化、低噪声及一体化。

一体化压铸

三电系统通常占新能源汽车质量的30%～40%，因此三电系统是新能源汽车轻量化的主要方向。与传统汽车相比，新能源汽车三电系统将导致整车质量增加，三电系统会额外增加200～300kg的质量。新能源汽车动力总成系统比传统燃油车重1.5～4.0倍。

目前三电系统的电子壳体、电动机壳体、电控壳体、电池构件及电池箱都在使用铝压铸产品，双电动机桶和电控壳体如下两图所示。

强力珩齿

由于电动车中电动机要求更高的转速——15000～30000r/min，更严苛的噪声限制NVH（噪声、振动与声振粗糙度），更高精度的动力齿轮要求——4～5级，更高的波纹度和表面粗糙度，更高的几何公差来降低不稳定性，所以要采用强力珩齿工艺。强力珩齿工艺的特点是机床对于磨齿具有更小的退刀间隙，齿面加工为鱼刺纹，区别于传统磨齿的直线型纹路，此外具有更好的NVH特性，降低噪声，适合高速旋转的电动机轴。

行星齿轮

锥齿轮结构跟传统的差速器差别很大，采用行星齿轮可实现小型化，多个外部齿轮绕着中间齿轮旋转，行星齿轮承载能力大、体积小，多个行星齿轮相互配合作用，每个齿轮传动之间的效率损失只有3%，几乎无反冲。行星齿轮如下图所示。行星齿轮加工工艺流程为：锻造→车削→强力刮削→热处理→磨孔珩孔→平面磨→珩齿→清洗。

切削技术

电动机是新能源汽车的核心部件，其制造要求高精度、高效率和高可靠性，特别是切削精度直接影响汽车的质量。很多刀具企业针对驱动电动机壳可提供整体解决方案，例如森泰英格的镗刀（见下图）采用合金钢整体轻量化设计，刀体质量控制在18kg以内，多台阶PCD导条式可调镗铰刀，多切削刃，内冷设计。相较于单刃镗刀，可提高效率6倍以上。另外森泰英格自主研发的可转位强力车齿刀（见下图），采用高刚性精密定位接口技术和复合基多熵纳米涂层技术，刀片耐磨性更好，寿命更长。

电动机轴花键的加工方法有很多，以往主要采用车削、铣削、滚切和磨削等加工方法。滚轧刀通过数控机床进给的优点是刀具可以在任意位置切入工件，而不像传统的搓齿工艺工件成形圈数受齿条长度限制。下图所示为恒锋工具股份有限公司开发的滚轧刀。

随着电驱动的一体化，电动机轴最受青睐的加工方式还是冷挤压成形工艺，冷挤压的工件尺寸准确、强度高。从生产厂家角度讲，冷挤压工艺节约材料，生产效率高，适用面广。

总结

目前驱动电动机呈多样化发展，美国倾向采用交流感应电流电动机，优点是结构简单、可靠、质量轻，但控制技术较复杂。日本采用永磁直流电动机，优点是效率高、质量小，缺点是成本高，高温退磁抗振性差。德国、英国大力开发开关磁阻电动机，优点是结构简单、可靠且成本低，缺点是质量较大，易产生噪声。

未来电驱动系统的发展趋势有以下几方面：一是将加入更多功率电子，形成多合一集成化，以三电域控制器实现智能化；二是热管理系统的集成化；三是SiC、GaN三代半导体在功率器件中逐渐应用，实现电驱动系统高压化。此外，产品高速、高性能、一体化及轻量化后，对工艺产生新的要求，对加工精度和刀具寿命也会带来巨大的挑战。

审核编辑：汤梓红