未來的驅(qū)動(dòng)任務(wù)-無論是在工業(yè)領(lǐng)域還是交通領(lǐng)域-都對(duì)各個(gè)組件提出了很高的要求。電動(dòng)機(jī)的經(jīng)典制造工藝很快達(dá)到了極限。基于傳統(tǒng)的制造工藝，優(yōu)化的幾何形狀通常是不可能的，結(jié)果是設(shè)計(jì)者在性能和效率上痛苦折衷。

      隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，3D打印從打印電動(dòng)機(jī)外殼，到定子繞組，到電動(dòng)機(jī)，在獲得不斷的突破。

3D打印電機(jī)繞組© 3D科學(xué)谷新能源汽車白皮書

3D打印帶來電機(jī)制造的顛覆

        電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)控制裝置等組成。電動(dòng)汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由電控單元、控制器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)車輪組成。主能源子系統(tǒng)由主能源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構(gòu)成。輔助控制子系統(tǒng)具有動(dòng)力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動(dòng)力供給等功能。

© 3D科學(xué)谷新能源汽車白皮書

      動(dòng)力系統(tǒng)的工作過程是，根據(jù)從制動(dòng)踏板和加速踏板輸入的信號(hào)，電子控制器發(fā)出相應(yīng)的控制指令來控制電動(dòng)機(jī)，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)和電源之間的功率流。輔助動(dòng)力供給系統(tǒng)主要給動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)、制動(dòng)及其他輔助裝置提供動(dòng)力。

     當(dāng)今的汽車制造商面臨著提高電動(dòng)汽車效率的不斷增長(zhǎng)的需求。制造商已經(jīng)從各個(gè)角度解決這個(gè)問題：減輕重量、創(chuàng)建更高效的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、降低噪音。不過這個(gè)過程是不斷迭代且永無止境的。

 目標(biāo)：完全3D打印的電機(jī)

      盡管成本、質(zhì)量和性能是制造商的重中之重，但電動(dòng)機(jī)的開發(fā)已有 100 多年沒有受到如此重視。考文垂制造技術(shù)中心的工程師正在開發(fā)他們聲稱可能是世界上第一個(gè) 3D 打印電動(dòng)機(jī)，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的方法，該電動(dòng)機(jī)的主要部件使用增材制造。

       這個(gè)3D打印電機(jī)的特點(diǎn)是盡管關(guān)鍵部件的尺寸和質(zhì)量減少了，但電機(jī)功率卻增加了，零件數(shù)量的減少使供應(yīng)鏈更簡(jiǎn)單，提高了制造效率，降低了運(yùn)行成本，并減少了組裝和檢查時(shí)間和成本。

3D打印電機(jī)© MTC

      MTC 表示，他們的工作可能為 3D 打印電動(dòng)機(jī)的商業(yè)化掃清道路題。此外，MTC 已經(jīng)開發(fā)出一種生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)外殼的方法，包括使用增材制造的集成冷卻通道，目標(biāo)是使用增材制造完全制造電機(jī)。

     增材制造是開發(fā)復(fù)雜特征和形式的關(guān)鍵推動(dòng)因素，這些特征和形式對(duì)于提高電動(dòng)機(jī)的性能和功能至關(guān)重要。制造電動(dòng)機(jī)的過程面臨許多挑戰(zhàn)，包括復(fù)雜或手動(dòng)組裝、難以加工且價(jià)格昂貴的材料、熱管理以及使組件更輕的需求。

通過產(chǎn)品重新設(shè)計(jì),利用增材制造的能力，可以在成本、減少浪費(fèi)、性能和易于制造方面實(shí)現(xiàn)主要優(yōu)勢(shì)。

 保時(shí)捷、GKN通過金屬3D打印開發(fā)電子驅(qū)動(dòng)動(dòng)力總成

      保時(shí)捷工程部門和GKN合作研究如何在其電子驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)中實(shí)施新材料。采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)結(jié)合GKN的材料，保時(shí)捷實(shí)現(xiàn)了差速器的獨(dú)特設(shè)計(jì)（包括齒圈），通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合，實(shí)現(xiàn)了更高效的傳動(dòng)。

隨著金屬增材制造繼續(xù)發(fā)展并成為主流工藝，該應(yīng)用不僅可以擴(kuò)展到原型或賽車運(yùn)動(dòng)，而且還可以擴(kuò)展到批量生產(chǎn)。

     GKN英國創(chuàng)新中心專注于開發(fā)一系列新一代技術(shù)，將為電動(dòng)汽車、賽車運(yùn)動(dòng)和非公路應(yīng)用帶來巨大的效益。尤其是電氣化系統(tǒng)，GKN的專業(yè)知識(shí)可以幫助汽車制造商開發(fā)更輕、更安靜、更高效的車輛。

       創(chuàng)新中心承擔(dān)的其他重要項(xiàng)目是開發(fā)電動(dòng)汽車的“扭矩轉(zhuǎn)換”系統(tǒng)。GKN將模擬雙速電動(dòng)汽車的無縫換檔及雙離合的感覺，這是世界上第一款全面的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是為BMW i8混合動(dòng)力超級(jí)跑車開發(fā)的。

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