X-Pin、PM6联合电子太仓二期工厂多项新技术实现投产
时间: 2023-09-27 07:38:49 | 作者: 乐鱼官网下载

  在2023年6月,联合电子电机产品累计销售量突破200万。从2013年首个电机项目IMG290批产算起,联合电子电机销量第一个100万用了10年,而第二个100万仅用时1年半。而支撑其销量迅速增加的原因之一便是联合电子太仓工厂的发展。太仓工厂成立于2018年8月,除电机产品外,还承担电桥和功率模块的生产任务。

  2023年8月8日,在成立5周年之际,联合电子太仓二期工厂也正式启用。二期工厂建筑面积约2万平方米,共规划2条电机生产线条功率模块生产线。随着二期工厂的加入使用,2023年太仓工厂可生产将近70万台电机,45万台电桥和近60万件功率模块产品。

  联合电子告诉NE时代,“二期工厂并不是简单的产能复制,多项新技术也将在二期工厂中首次实现批产。”其中二期工厂中最需要我们来关注的便是X-Pin电机和碳化硅功率模块技术PM6。

  根据NE时代数据统计显示,2023年上半年扁线电机的市场占有率已达到了70%。目前主流的扁线电机技术形式包括I-Pin、U-Pin(也称Hair-Pin)和W-pin。得益于槽满率高的优势,即在同等空间条件下能够放入更多的铜线,铜线的发热更少,电机的效率性能更好,持续扭矩和功率更优,联合电子从始至终坚持I-Pin的技术路线。

  I-Pin电机工艺制造最大的特点是需要两端焊接。为了能够更好的保证焊接前扁线扭头到位以及焊接时激光不损伤漆皮,因此扁线电机端部位置要保留一定长度的铜线直线段。而电机端部往往仅作为保障结构连接稳定使用,对电机性能并无有效提升,甚至过长的端部直线段还会降低电机运行效率,增加电机体积,增加铜线的用量,进而增加成本。因此就需要两端焊接的I-Pin电机技术虽然在槽满率方面具备优势,但在体积和成本方面便受到一定制约。尤其是在对空间要求比较高的混合动力车型中,I-Pin电机便很难满足空间要求。

  在此背景下,联合电子决定降低I-Pin端部直线段高度,从根本上解决I-Pin电机的核心问题,即开发X-Pin电机技术。X-Pin电机技术是在I-Pin技术上进一步升级开发而来,X-Pin工艺的目标重点便是在保证高槽满率的前提下,降低I-Pin技术端部直线段高度,进而降低电机整体长度尺寸,节省铜线用量,提升电机效率的同时实现小型化,从而最大化实现I-Pin技术的优势。

  注:因绕组成型后从正视及俯视角度看其焊点轨迹均互相交叉呈字母“X”形状同时字母“X”又是绕组包络“小”的同音字母,故联合电子在开发之初将该绕组形式命名为X-Pin绕组

  以联合电子SMG220平台为例,在相同的电磁方案下,X-Pin绕组相比I-Pin绕组可缩短43%,相比U-Pin( Hair-Pin)绕组可缩短25%,相比W-Pin(Wave-Pin)绕组也可缩短8%,从而彻底改善I-Pin端部尺寸过大的劣势。

  X-Pin电机技术虽然优势很明显,但工艺实现以及后续量产难度却面临很大困难。上文提到端部直线段主要为保障焊接时的稳定性,取消直线段后, X-Pin技术首先要解决的便是扭头到位问题以及后续焊接时漆皮的保护问题,因此在生产的全部过程中扭头夹具和焊接夹具要重新设计。并且由于焊接空间小,距离漆皮位置非常近,焊接技术也需要对应升级。“博世的焊接工艺技术能力为X-Pin技术的落地提供了很多帮助,博世电机制造的COC能力中心就在太仓。”

  2021年1月31日,联合电子开了一个闭门会议,包括产品、工艺、设计方面的负责人参与了会议讨论,一起讨论X-Pin技术的可行性,最终确定X-Pin技术的研发。为了能够更好的保证X-Pin技术的顺利推进,联合电子太仓工厂专门成立了X-Pin作战小组,用于技术攻关。最终历时18个月,终于解决了X-Pin技术种种的工艺难题,最终在今年6月实现了批产。而针对X-Pin技术爬电距离短可能会引起在800V平台应用中出现绝缘失效的问题,联合电子告诉NE时代“这样的一个问题已经解决,联合电子X-Pin电机技术在800V高电压平台中一样能适用”。

  二期工厂中,其中1条电机产线为专用X-Pin电机生产线。另外一条产线可兼容用X-Pin电机生产,后续可依照订单量随时切换。

  功率模块是电驱动中的核心部件,尤其是随着800V平台的应用,由此带来的碳化硅功率芯片的应用对功率模块技术提出了新的要求。联合电子在2020年7月便引进了博世功率模块技术,并实现了本地化生产,分别是PM4和PM4evo。PM4系列是基于IGBT开发的一款功率模块产品,为了应对市场的需求,联合电子进行了技术升级,以兼容碳化硅功率半导体的应用。由于PM4早期主要是面向IGBT开发的功率模块产品,因此即使升级到碳化硅芯片后,仍无法最大化发挥碳化硅芯片的优势。在此背景下,联合电子引入了基于碳化硅功率半导体开发的PM6功率模块。

  与PM4相比,PM6功率模块继续采用塑封封装、铜排连接技术,但重点提升了散热性能,从而提升了整个模块的功率输出能力。在800V电压平台下,PM6功率模块最大可支持300kW的峰值功率输出,并且体积仅为60%,有效提升了电机控制器体积密度。

  本次二期工厂中三条功率模块产线生产线万套。除支持碳化硅芯片外,为满足客户的平台化产品的需求,联合电子进行本地化开发,进行了IGBT的兼容性设计。届时,可按照每个客户的需求在同平台中灵活提供碳化硅和IGBT功率模块产品,无需进行额外的系统模块设计。对于未来碳化硅芯片有几率存在的供给不足问题,联合电子告诉NE时代,“博世拥有完整的碳化硅生产能力,可尽可能保障联合电子的产品需求。同时,联合电子也在寻求其他碳化硅芯片供应商的合作,以应对也许会出现的碳化硅芯片供应不足”。