精选 | 国外先进发卡技术(GM、GROB、ATOP、Additive Drives、4D、HUBI...
扁线电机，指在驱动电机定子绕组中采用扁铜发卡线代替传统的细圆线的一种技术所设计的电机。扁线电机具有体积小、材料省、效率高、导热强、温升低、噪音小等优点，一直是国内外企业的青睐对象，也是电机产业发展的必然趋势。
通用汽车最早使用扁线电机，在2006年将其应用于Cadillac Escalade车型上；随后几年里，特斯拉Model S、丰田Prius、日产Leaf均采用了扁线电机。同时，国内企业华域首次对扁线电机进行了批量生产，蜂巢易创、方正、松正、汉拿等电机企业在发卡电机领域一直进行技术攻关。
除却这些企业，在扁线电机产线应用方面，国内掌握的技术还是比较少，今天，我们将盘点国外在发卡电机领域的一些技术突破与竞争型企业！
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国外发卡电机企业盘点
1 / GM
通用汽车公司总部位于密歇根州底特律，在世界各地拥有约155000名员工，是一家具有全球规模和能力的公司。通用汽车在2006年将发卡电机技术应用于Cadillac Escalade车型上。
GM发夹式定子
在Spark电机中，发卡的成型和扭曲都采用数控精密控制+模具成型，在成型过程中，不但控制行程，还对作用力进行实时反馈闭环。通过这些技术手段，即保证绕组成型的精度，又能控制绕组的应力使得每匝线圈都是质量是完全一致的。
扁线电机发卡
通用第1代扁线电机应用于Chevrolet Voltec，该电机采用的4ET50驱动系统（Chevrolet Voltec 4ET50-2011）是一款双电机架构系统。其中Motor B电机为扁线发卡电机，功率110kw，转矩370NM，转速9500rpm，槽极比为12极72槽。
通用第2代扁线电机技术应用于Spark，在2014年发布，其主驱是一款峰值功率105kw的电机，转速不高只有4500rpm。其采用的技术组合是：轴向插入式扁线+双V转矩结构+喷油冷却技术。
通用第3代扁线电机技术应用2017年发布的Chevrolet Blot ,该款电机峰值转矩360Nm，峰值功率150kW，峰值转速8810rpm，电机的峰值电流400Arms。减速器速比提高，电机转速提升近2倍。转速上升，扁线电机导体在高速时集肤效应加重，导致AC电阻增加。
▲Mechman 370 AMP大型发夹定子GM发电机
来源：TechnologicVehicles
▲GM扁线电机技术视频
02 / GROB
格劳博集团是一家在全世界范围内运作的家族企业，总部位于德国明德海姆，另在巴西圣保罗、美国拉夫顿，中国大连和意大利皮亚内扎(都灵)设有四家海外生产基地。
GROB装配产线
格劳博的产品覆盖从通用加工中心到高柔性高自动化的生产系统，从机械加工里的装配单元到全自动化的装配线等。此外，电机生产设备，电池和燃料电池技术的装配设备也都包含在产品范围内。格劳博还拥有适用于发动机组件的热喷涂技术，也能够为涡轮机壳体、框架结构件和底盘工件等加工提供量身定制的解决方案。与此同时，在工业4.0框架下格劳博已经迈出了重要的一步，推出了 GROB-NET4INDUSTRY软件，用于全面面向未来的数字化和网络化生产。
目前，格劳博占据了中国汽车动力总成约75%的份额。与此同时，格劳博中国还在积极开拓通用加工中心市场，为航空航天，机械制造，工具和模具制造，医学工程，能源行业等多个业务领域的客户提供最佳的解决方案，并取得了良好的市场反馈，是中国市场上最知名的供应商之一。
来源：GROB-WERKE GmbH & Co. KG
▲GROB生产线视频
03 / ATOP
为电动汽车的驱动马达服务发夹技术
ATOP是一家专业从事设计、制造、销售和服务于一体的企业，属于电机定子和转子自动化绕线设备行业领先企业IMA集团的一部分。自成立以来，一直致力于为客户提供一站式服务，生产更高质量的产品。ATOP致力于绕线和组装领域的技术定制以满足客户对质量和生产的需求。从 2009 年开始，公司研发了扁铜线设备,生产多个核心和创新技术,并把高产量的设备投放到世界各地。
由ATOP设计和实施的用于驱动电机的发夹式定子生产线
在电机中，定子需要精确的组装过程，并以较高的控制和精度水平运行。ATOP通过开发高度定制的技术解决方案，可以满足任何特定要求：从实验室机器到完整的自动化生产线。并凭借其四十多年的经验积累，根据不同的运行需求设计和制造具有飞轮卷绕，水平和垂直针，单工位和多工位技术的卷绕机，单极、发夹的创建和插入技术，屹立业界。
最大化定子腔，电机的定子可以通过具有发夹技术的ATOP机器精确地形成。用更紧凑的电机填充以获得更高的功率，从而更好地冷却电机本身，在组装过程中实现过程可视性，从而使所实现产品的总体质量可靠，最终有可能完全依赖所有制造过程自动地从单机到全自动生产线。无疑，这些技术为客户带来了一些优势和收益，特别是在使用电动马达的情况下，其好处是显而易见的。
发卡技术
ATOP本身投入了大量资源采用发夹技术生产电动马达。其主要亮点之一是为客户提供新产品开发咨询，研究和评估其可行性的能力。根据定义的配置，技术人员和工程师将开发定制的技术解决方案，以实施适合所有定性和生产性需求的机器：从用于实现原型的实验室机器到用于批量生产的完整自动化生产线。
产品图
在这种情况下，用于发夹的制作，插入和扭转解决方案的自动化产线，在每个过程阶段都会保证最大的准确性和控制力。其中值得强调的地方：用于混合定子绕组的可编程高精度发夹的形成和插入；激光、氩弧焊和等离子焊接的发夹对准；绝缘纸的形成和定位精度高，速度快；先进的过程管理系统，用于产品开发周期中涉及的所有过程。因此，ATOP始终是电动机绕组创新解决方案领域的代表。
来源：ATOP S.p.A.
▲ATOP2020企业宣传片
04 / Additive Drives
将电动机提升到新的水平
Additive Drives致力于为驱动系统的进一步发展提供动力：高效的3D打印电动机绕组。
“我们正在将电机提升到一个新的高度，” Additive Drives联合创始人Axel Helm说。通过电动机零部件的3D打印技术，Additive Drives开始了电气化的新纪元。技术重点是高性能铜绕组，这是每个电动机的主要组成部分：3D打印电动机，3D打印电气驱动器。可以直接从设计者的CAD数据进行的简化生产并缩短开发和测试周期。
Additive Drives的客户包括领先的汽车制造商和供应商，以及来自航空，赛车，医疗技术和出行行业的公司。其使用3D打印生产铜线圈可实现更高的性能和效率。电动机中较高的铜含量也可减少损耗并改善绕组的热耦合。
3D打印单线圈
无论是柔性单线圈还是复杂的发夹式绕组，3D打印都可以超乎想象的速度进行开发，并将性能提高多达45％。
单个线圈的3D打印可提供最大的灵活性。因此，可以针对所有可能的电机几何形状设计单个线圈。制造过程着重于系列业务，并保证质量稳定，单位成本低，交货期短。
发夹是电动机领域中的一项新技术。矩形铜棒代替缠绕的铜线。该工艺比传统的绕线电机更容易实现自动化，并且由于大大减少了制造时间，因此在汽车领域特别受欢迎。
照原样打印 / 打印优化
3D打印的发夹式绕组和3D打印的电驱动器采用了针对原型和高性能系列的新设计。
由于Additive Drives实现原型的速度非常快，因此我们可以将测量结果及时反馈给仿真，从而确保所需的工作特性并提高质量保证。我们的设计可扩展至小型，中型和大型系列。几何设计和材料参数与常规制造一致。
3D打印可实现新的发夹几何形状。特别是，可以从根本上重新设计绕组头–在参考项目中，Additive Drives能够将绕组头的每种放电量减半。这意味着在相同的安装空间中可以容纳30％以上的扭矩。
Additive Drives在电动机的整个开发和实现过程中为客户提供支持。从通过热和电磁3D仿真进行粗略设计，直至3D设计和制造，都实现了新颖的发夹概念。
05 / 4D
4D将25年的激光技术经验与以客户为导向的解决方案结合在一起。开发和制造用于激光过程监控的定制系统。客户使用这些WeldWatcher系统（总数接近1.500）在全球范围内实时监视其激光加工过程。4D WeldWatcher评估从毫秒到几小时的激光加工过程，适用于焊接，切割和烧蚀。
激光焊接检测设备
在生产链中，自动通信是成功实施工艺流程监控系统的必要手段。为了记录产品可追溯性，所有信号和评估均有接缝编号和零件编号。
4D提供各种传感器，可在弱光至高光的各种条件下，感测紫外线到近红外等各种光线。在某些情况下，技术限制导致无法顺利地将其集成到激光器中。在这些情况下，4D会将传感器直接集成到光学焊接头中。
夹针焊接
铜线的接合是电动机的主要生产步骤。现代驱动系统是用矩形线而不是圆形线“缠绕”的。在这些100到200对夹针中，每对夹针在使用寿命内都应该始终保持导电性。如果连接失败，电机将不再工作。4D与斯图加特光束工具研究所合作，在一系列复杂的测试中分析如何在焊接工艺流程中将WeldWatcher用于自动监测，以及使用WeldWatcher的好处。
污染和油漆附着尤其会导致喷射。在这种情况下，已看不见焊缝末端的喷射。接缝来自外部，因此是“正常”的。计算机断层扫描结果显示，其内部存在很大的瑕疵和许多小气泡。使用WeldWatcher®可以看出在焊接工艺流程中，接缝已经不正常了。这样一来，即可节省耗时且昂贵的测试，例如CT或显微照片。
▲4D企业产线生产视频
06 / HUBIS
Hubis Co.，Ltd.成立于2009年11月20日，是韩国专业生产焊接系统及工业激光设备的企业，EV驱动电动机的效率是属于内燃机车辆的燃料效率的概念，并且是最重要的指标。因此，为了提高电动机的效率，电动汽车制造商必须减少造成电动机最大损失的铜损。他们提出的最有效的解决方案是提高定子绕组的空间系数，并且使用发夹的绕组类型的需求正在不断扩大。
产品及特点：
圆线绕组与发夹绕组
发夹式定子的组装过程
HUBIS的优势
发夹焊接
剥离发夹
07 / Tecnomatic
Tecnomatic是全球发夹式电动机自动装配线的第一大制造商。自1973年以来，一直为汽车行业生产自动化流水线和专用机器。Tecnomatic的成功历史使我们成为装配/测试线以及零部件生产线（尤其是扁平导体定子）的领先制造商。其工程，生产，销售和售后支持部门遍布全球，不断的深入研究使Tecnomatic随着工业4.0的出现逐步尝试新技术。
“将知识转化为价值，为我们的客户提供我们的全部经验和能力，专注于质量和持续变化。”Tecnomatic CEO Giuseppe Ranalli（朱塞佩·拉纳利）如是说道。
Tecnomatic的历史发展：
1973
在我们目前位于意大利Corropoli的工厂，我们的历史始于一家公司生产专用于刷子的机器。
1980
在1980年代初，我们开始制造用于生产起动机转子和交流发电机定子的机器和生产线。
1990
1998年1月7日，朱塞佩·拉纳利（Giuseppe Ranalli）收购了Proxima Srl和Tecnomatic Srl，将它们合并为Tecnomatic SpA，极大地促进了我们公司的持续发展，使其具有国际化的规模和高度创新的特征。
2000
我们开始生产定子绕组系统，该系统不再像过去那样使用传统的圆线，而是采用扁线，从而成为发夹技术的先驱。
今天
为了迎接工业4.0的新时代以及产品和过程技术的变化，我们通过加强原型部门，使用虚拟现实，3D打印机和协作机器人而处于最前沿。
来源：Tecnomatic srl
▲Tecnomatic企业视频
08 / Numalliance
努曼集团Numalliance是一家全球性的金属线材/管材冷成型设备设计制造商，总部位于法国圣米歇尔市，在全球拥有8家工厂，19家分公司和办事处。其在金属线材/管材成型领域拥有149年的积累，并一直引领着其行业的技术革新。
努曼于上世纪50年代创始数控线材折弯成型技术，80年代创始CNC数控线材折弯成型技术，从单机到自动化生产线，持续为汽车，航空航天，核电等高精尖产业提供优质、高效、智能的一体化解决方案。
近年来，随着新能源汽车行业的发展，扁铜线成型需求不断增大。作为行业的领军企业，努曼与其客户及合作伙伴联手，为扁铜线折弯成型开发了专用折弯设备，如FPX系列，Numastrip系列;同时，努曼以其在机器人自动化领域的强大研发实力和丰富经验，为扁铜线折弯工艺开发了针对性的机器人自动化功能，将此领域带入了工业4.0时代。
发展历程：
从Macsoft到Numalliance
·1986年：创建MACSOFT
·2000年：收购SATIME（成立于1984年）
·2001年：收购LATOUR（成立于1872年）
·2003年：NUMALLIANCE合并并诞生
·2013年：收购SILFAX（成立于1990年）
·2015年：收购EMS（成立于1949年）
·2019年：收购MIB HYDRO（成立于1955年）
主要创新
·1986年：第一台CNC弯曲线：“ F”线
·1989年：创建ROBOMAC
·2005年：推出了我们自己的数字控件Touch＆Form
·2016年：工厂4.0的到来
·2017年：增加机器人自动化的数量，首个集成10个机器人的自动化
·2018年：创建Numaform并发布Robomac E-Motion
国际发展
·2005年：在中国设立代表处
·2006年：在美国成立子公司
·2007年：在罗马尼亚成立子公司
·2012年：在墨西哥和中国成立了2家子公司
·2014年：在德国，巴西和印度建立了3家子公司
·2015年：在斯洛伐克成立子公司
·2017年：在俄罗斯开设销售办事处
来源：Numalliance
▲Numalliance生产视频
09 / WAFIOS
WAFIOS是一家成立于1893年的百年德国企业，专注于线材及管材成型和加工设备的研发和制造。秉承德国的精工制造精神和技术创新，WAFIOS是众多全球知名企业的长期合作伙伴。WAFIOS有约200项有效专利，120多款不同机器，全方位满足各行业客户的不同需求。
WAFIOS每年投入销售额18%的比例用于技术研发和产品升级，在工业4.0和电动汽车领域Wafios在德国的罗伊特林根设有专门的实验中心和近200人的研发团队。
数控扁铜线折弯机FMU32/40E
·可最多配置24根全伺服成型轴;
·WPS3.2操作系统让操作更加简单:
·柔性生产设计理念，可快速切换成各种不同产品的制作，适用于多批次、小批量产品生产以及前期验证生产。
·成型快，单个弯成型可控制在0.3-0.5秒。
·成型精度高，可配合视觉系统时时监测成型后的精度，超出公差后设备可自动调整。
·可根据需求集成:
+激光剥皮系统
+ 机械剥皮系统
+ 烟雾处理系统
+ 碎削收集系统
+视觉检测系统
+来料绝缘侧破损检测系统
SPEEDFORMER高速扁铜线成型机:
革命性创新设计的高速扁铜线成型工作站，针对大批量规模化扁线电机生产发卡、连接线等。生产速度可达1秒/根(取决于部件形状尺寸)。
全伺服驱动控制，相比传统冲压模式，换型简便，节省模具及工装费用。
可根据需求集成:
+激光剥皮系统
+机械剥皮系统
+烟雾处理系统
+碎削收集系统
+视觉检测系统
+来料绝缘侧破损检测系统
BMF 60导电铜排母线成型机:
激光系统和线材折弯技术的完美融合--全新概念BMF60带激光剥皮系统的折弯机，为母排连接线生产提供稳定、精确、高效、柔性、智能化的解决方案，实现了母排剥皮、折弯、扭转、切断等工序自动化生产，在提高生产速度的同时，减少额外工序。
来源：WAFIOS