某汽車驅(qū)動電機(jī)低壓線束破損分析與改進(jìn)

李 巖，李 浩，李 剛

（長城汽車股份有限公司 河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

自進(jìn)入21世紀(jì)以來，中國汽車行業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)在中國已經(jīng)成為世界上最大的汽車消費(fèi)國之一［1］。傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車排放大量的廢氣污染物。在中國城市大氣污染中，汽車尾氣排放所占的比例已經(jīng)超過70%。在環(huán)境污染和能源短缺的壓力下，電動汽車以環(huán)境污染低和可持續(xù)的特點(diǎn)越來越受到重視。電動汽車已成為解決當(dāng)今環(huán)保和能源等問題的研究熱點(diǎn)［2］。

驅(qū)動電機(jī)是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心部件，其性能的好壞直接影響電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的性能，特別是影響電動汽車的最高車速、加速性能及爬坡性能等［3］。目前電動汽車廣泛使用交流電機(jī)，主要包括異步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)和永磁電機(jī)（包括無刷直流電機(jī)和永磁同步電機(jī)）［4］。電機(jī)在不同工作狀況下運(yùn)行，會頻繁啟動、停車和急加速，要求電機(jī)運(yùn)行中具有可靠性和容錯能力［5］。因此解決電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，提高電機(jī)可靠性具有重要的意義。

本文對某新能源汽車驅(qū)動電機(jī)低壓線束破損問題進(jìn)行分析，通過查找破損部位，分析旋轉(zhuǎn)變壓器與溫度傳感器的裝配方式，找到問題根源；通過改進(jìn)周邊件的結(jié)構(gòu)與線束出線方式進(jìn)行改進(jìn)，最終解決問題。

1 問題描述

車輛在下線檢測過程中，無法上高壓電，通過故障檢測為電機(jī)旋變信號丟失。對電機(jī)進(jìn)行拆解，發(fā)現(xiàn)低壓線束破損，裸露部分與殼體接觸短路，導(dǎo)致故障發(fā)生。

電機(jī)低壓線束分為旋變線、溫度傳感器線與搭鐵線。其中搭鐵線與殼體搭接，不存在線皮破損發(fā)生故障的情況。旋變線破損如圖1所示，溫度傳感器線破損如圖2所示。由于旋變線與溫度傳感器線路徑不完全相同，導(dǎo)致在不同的位置出現(xiàn)破損。因此對旋變線與溫度傳感器線分別分析其破損原因與改進(jìn)措施。

圖1 旋變線破損

圖2 溫度傳感器線破損

2 旋變線破損問題分析與改進(jìn)措施

旋變線束由旋轉(zhuǎn)變壓器中伸出，另一端通過端蓋上的開孔連接電機(jī)低壓插接件，如圖3所示。安裝時，首先將旋變線束一端穿過低壓接線盒，其次將旋轉(zhuǎn)變壓器安裝到定子旋變槽中，再次安裝旋變護(hù)蓋，最后安裝旋變線擋板，如圖4所示。

在安裝過程中發(fā)現(xiàn)問題，對此進(jìn)行分析并改進(jìn)。

1）旋變線束過長，低壓插接件內(nèi)部狹小，線束受到擠壓易破損，如圖5所示。對此通過縮短外露線束長度的方式可以改進(jìn)。在端蓋內(nèi)部將旋變線束折彎，縮短低壓接線盒出口線束的伸出長度，在低壓插接件裝配時線束不再受到擠壓，工藝性得到改善，如圖6、圖7所示。

2）旋變線擋板結(jié)構(gòu)、位置不合理。擋板距離旋變線較近，且彎曲程度大，容易干涉旋變線；擋板邊緣鋒利易劃傷旋變線，如圖8所示。對此通過改進(jìn)擋板結(jié)構(gòu)，減小彎曲，邊緣打磨、倒角，增大擋板與旋變線的距離，如圖9所示。改進(jìn)后的擋板不再與旋變線干涉，避免了劃傷旋變線的風(fēng)險。

3）低壓接線盒內(nèi)部邊緣無倒角，邊角鋒利易劃傷旋變線。在低壓插接件裝配到電機(jī)端蓋過程中，由于線束較多且無防護(hù)，將線束推進(jìn)接線盒內(nèi)部時，存在線束碰到接線盒邊緣而導(dǎo)致劃破的風(fēng)險。由于旋變線與溫度傳感器線共同連接到低壓插接件，所以溫度傳感器線也存在低壓接線盒劃傷線束的風(fēng)險。對于此問題首先要改進(jìn)低壓接線盒，對其邊緣進(jìn)行倒角處理，避免劃傷，如圖10所示。其次對線束進(jìn)行加固，在旋變線與溫度傳感器線外分別套耐磨管包裹，避免線束與接線盒邊緣接觸，如圖11所示。通過對低壓接線盒與線束的改進(jìn)，有效減小線束劃傷的風(fēng)險，提升了低壓線束的可靠性。

3 溫度傳感器線破損問題分析與改進(jìn)措施

溫度傳感器共2個，安裝在電機(jī)定子繞組中。溫度傳感器線從繞組側(cè)面伸出，沿繞組邊緣布線，如圖12所示。在定子壓裝進(jìn)殼體時，由于定子最上端為繞組，不能受力，需要工裝一端抵住定子外邊緣，另一端抵住端蓋，進(jìn)行裝配。工裝邊緣鋒利，與溫度傳感器線有接觸，存在擠傷、劃傷溫度傳感器線的風(fēng)險，如圖13所示。因此對溫度傳感器出線方式進(jìn)行改進(jìn)，線束從繞組上面伸出，由扎帶進(jìn)行固定，避免了受到工裝劃傷的風(fēng)險，如圖14所示。

4 結(jié)論與展望

驅(qū)動電機(jī)是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的核心部件，其性能好壞直接影響電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的性能，提高電機(jī)可靠性具有重要意義。本文對某新能源汽車驅(qū)動電機(jī)低壓線束破損問題進(jìn)行分析，首先查找線束破損部位，分析破損原因是線束問題還是周邊件問題；通過改進(jìn)旋變線擋板、低壓接線盒的結(jié)構(gòu)，并改進(jìn)旋變線束、溫度傳感器線束的出線方式，最終解決問題。

發(fā)展新能源汽車有助于中國實(shí)現(xiàn)從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的目標(biāo)，有助于節(jié)約能源和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，有助于解決汽車排氣污染治理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)［6］。目前整個電動汽車行業(yè)還處于發(fā)展階段，電動汽車驅(qū)動電機(jī)還存在許多需要改進(jìn)的地方。下一步的工作是分析改變電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與改變低壓線束布線方式對電機(jī)穩(wěn)定性的影響。

圖3 旋變線束

圖4 安裝旋轉(zhuǎn)變壓器

圖5 旋變線束

圖6 縮短外露線束

圖7 旋變線伸出長度縮短

圖8 擋板干涉旋變線

圖9 改進(jìn)后的擋板

圖10 低壓接線盒邊緣倒角

圖11 低壓線束加固

圖12 溫度傳感器線出線方式

圖13 定子壓裝工裝劃傷溫度傳感器線

圖14 溫度傳感器線出線方式改變