未來的驅動任務-無論是在工業(yè)領域還是交通領域-都對各個組件提出了很高的要求。電動機的經典制造工藝很快達到了極限。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，結果是設計者在性能和效率上痛苦折衷。

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

3D打印電機繞組© 3D科學谷新能源汽車白皮書

3D打印帶來電機制造的顛覆

電力驅動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統(tǒng)由驅動電動機、電源和電動機控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內燃機汽車相同。電力驅動子系統(tǒng)由電控單元、控制器、電動機、機械傳動裝置和驅動車輪組成。主能源子系統(tǒng)由主能源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構成。輔助控制子系統(tǒng)具有動力轉向、溫度控制和輔助動力供給等功能。

© 3D科學谷新能源汽車白皮書

動力系統(tǒng)的工作過程是，根據從制動踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)出相應的控制指令來控制電動機，調節(jié)電動機和電源之間的功率流。輔助動力供給系統(tǒng)主要給動力轉向、空調、制動及其他輔助裝置提供動力。

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

目標：完全3D打印的電機

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

這個3D打印電機的特點是盡管關鍵部件的尺寸和質量減少了，但電機功率卻增加了，零件數量的減少使供應鏈更簡單，提高了制造效率，降低了運行成本，并減少了組裝和檢查時間和成本。

3D打印電機© MTC

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

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

通過產品重新設計,利用增材制造的能力，可以在成本、減少浪費、性能和易于制造方面實現主要優(yōu)勢。

保時捷、GKN通過金屬3D打印開發(fā)電子驅動動力總成

保時捷工程部門和GKN合作研究如何在其電子驅動動力系統(tǒng)中實施新材料。采用結構優(yōu)化技術結合GKN的材料，保時捷實現了差速器的獨特設計（包括齒圈），通過這種齒輪減重和剛性形狀的組合，實現了更高效的傳動。

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

GKN英國創(chuàng)新中心專注于開發(fā)一系列新一代技術，將為電動汽車、賽車運動和非公路應用帶來巨大的效益。尤其是電氣化系統(tǒng)，GKN的專業(yè)知識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)新中心承擔的其他重要項目是開發(fā)電動汽車的“扭矩轉換”系統(tǒng)。GKN將模擬雙速電動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驅動系統(tǒng)，是為BMW i8混合動力超級跑車開發(fā)的。

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