一、扁线电机的应用及其优势
随着新能源汽车的快速发展，电驱系统成为了其中最为内卷的部分。新能源车企为了增强整车竞争力，对电驱系统提出了高功率密度、高效率、高压化、高NVH性能、低成本的要求。
▲图1 整车对电驱系统的要求
在提高效率方面，随着铜满率的提升，在相同的输入电流的情况线下，直流铜损耗更低，可大幅提升电机的效率，尤其是在低速的情况下，可显著提升CLTC工况效率。
在提高功率密度方面，随着铜满率的提升，在保证电机温升的同时，可以输入更多电流，增加电负荷，降低电机的体积和重量，从而提升电机的转矩密度和功率密度。
在高压化方面，扁线电机更能适应高压化。由于扁线的规则排列，首匝和末匝不接触，从而降低了高压击穿的风险。同时在扁线上增加绝缘漆层的厚度要比圆线更为容易，因此适合更高电压的系统。
在舒适度方面，因为扁线电机采用截面积更大的Pin线作为绕组，其绕组刚度要高于圆线绕组，可以改善电机的NVH性能。
在低成本方面，扁线绕组可以实现自动化生产，节约大量人工成本，使生产费用降低。
▲图2 扁线噪声降低
二、扁线定子工艺流程及检测
扁线电机是相对于圆线电机的一种统称，扁线电机主要的形式有Ipin、Hairpin、Wpin、Xpin等。Hairpin虽然在性能、尺寸上不是最优的，但针对每个技术点Hairpin却是比较好的解决方案，下图就是一款Hairpin绕组的制造工艺：
▲图3 某款Hairpin扁线绕组的生产工艺
上述生产工艺过程中，蓝色框内产品工艺过程的质量控制至关重要。
首先，在扁线绕组制作过程中，对于Pin线的成型、Pin线端部的折弯精度、插线的一致性、装配精度等都有着较为严格的要求。为了提升加工精度，除了高标准的生产设备及原材料，还需要从工艺上加强对产品质量和加工精度的监控。
其次，生产过程中零部件的快速无损检测，是提升产品质量的有效手段。
三、先进的非接触式扁线测量技术
扁线定子单Pin质量控制
扁铜线加工需经过校直和去漆等工序。如果扁线表面存在缺陷，就会影响定子绕组的绝缘性能。尤其是在800V电压系统中，更要严加管控扁线绝缘质量。
扁线具有柔性结构和半透明的漆绝缘层，这给靠触觉测量的传统方法带来了很大的挑战。传统的探针或相机传感器无法完美满足测量需求。在此背景下，非接触式光学测量应运而生。
蔡司的DotScan系列，就是采用色阶共聚焦白光探头，来区分透明漆表层和其下方的金属层。并配备有三种探头的尺寸，适用于三种不同的测量范围：10mm 、3mm、1mm。探头可在一次CNC运行期间全自动更换，以适用于不同的表面或改换其他光学探头。关节轴每次可移动一定的角度，将探头调整到垂直于待测部件位置。
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扁线电机定子及总成全域检测方案
为了保证电机在运行过程中，转矩的变化不破坏定子和壳体的连接，现在主流的设计是定子和壳体采用过盈配合的方式。在此制造工艺过程中，过盈配合对扁线绕组、定子和壳体表面尺寸提出了更高的精度要求。
为了 获取更精确的全域数据，以获得超出图纸要求的产品完整信息，并且可以实现数字化装配，蔡司推出了能够高效获取数据的ATOS三维光学测量系统，这点对于从研发到品控具有更深层的意义。
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并且在尺寸测量领域，全域数据在进行形位公差测量的同时，还可以针对被测工件与其CAD 3D模型进行曲面比较。使用后可以通过色差图非常直观地获取产品表面误差信息。
▲图9 扁铜线全域数据与CAD的曲面比较
在生产过程中，采用过盈配合工艺，全域数据可以用于过程中的失效分析。通过采集装配失效工件的全域数据，使用软件进行虚拟交叉装配，并模拟应力。这也是当前电驱企业开发和质量控制数字化转型的重点发展方向。
扁线定子端部焊球区的缺陷无损检测
和尺寸测量
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四、总结
扁线电机以其高效率、高功率密度等特点，在新能源驱动电机中逐渐成为主流技术。
扁线电机的Pin线绝缘、形位公差检测和焊点质量检测在扁线电机生产工艺中占有非常重要的位置。需要更为先进的非接触式和数字化手段来保证扁线电机的质量。
应用先进的检测设备，可有效协助企业进行扁线定子的全方位质量管控，从而促进电机开发和质量管控的数字化进程，建立起质量的“护城河”。