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Les fabricants qui cherchent à entrer ou à développer leur activité d'électrification se trouvent souvent à équilibrer les exigences clés de production avec l'imprévisibilité d'un marché émergent où les normes de meilleures pratiques sont encore en évolution.
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Pour relever ces défis, Comau repense l'assemblage des moteurs électriques et des transmissions en intégrant pleinement la validation de la conception, la vérification de la résine, la préparation/enroulement du rotor et la flexibilité de la fabrication multi-modèles dans le cadre d'une philosophie opérationnelle fonctionnelle, efficace et polyvalente
par Ermanno Faccin, chef du groupe motopropulseur et de l'unité d'entraînement électrique - Montage et test, Comau
Fort de ses compétences de pionnier en matière d'électrification et d'une compréhension à 360° de la fabrication automobile, le leader italien de l'automatisation a développé une approche stratégique et simple de l'assemblage du rotor et du stator qui optimise les temps de cycle, élimine les problèmes de compatibilité des résines et peut être facilement intégrée dans des lignes de production préexistantes.
La méthode commence par une phase de conception entièrement intégrée. Souvent réalisée en ingénierie simultanée avec le client, l'équipe examine les performances et les considérations relatives au produit avant d'identifier la combinaison optimale de procédés et de technologies pour la nature spécifique du projet.
Rotors bobinés
En ce qui concerne l'évolution de l'architecture des moteurs électriques, de nombreux constructeurs automobiles ont investi ces dernières années dans des rotors à aimants permanents et des stators en épingle à cheveux. Dans le même temps, les rotors bobinés continuent à occuper une part importante du marché, à la fois en raison de leurs performances et parce que le coût de réoutillage d'une ligne existante est souvent nettement inférieur à l'investissement dans une nouvelle ligne. Un autre avantage du rotor bobiné est son efficacité. Les rotors bobinés permettent une meilleure gestion de l'énergie grâce au fait que le champ magnétique peut être modulé par une gestion électronique, alors que le rotor à aimant permanent (PM/IPM) a un champ magnétique fixe.
Bobinage de broche vs. bobinage d'aiguille
Lors de la construction d'un rotor à bague collectrice, il faut tenir compte de plusieurs considérations de processus qui doivent être évaluées avec soin en fonction de facteurs tels que la conception du moteur et les volumes de production prévus. L'un des points de décision clés concerne les phases de bobinage électrique et d'imprégnation, qui affectent directement les performances et le cycle de vie du moteur électrique assemblé. Ici, le choix du bobinage de la broche, de l'aiguille ou de l'ailette dépend largement de la comparaison du processus de gestion du fil, de la qualité du bobinage et de la hauteur et de la largeur des dents du rotor.
01. Processus de gestion des fils
La première différence réside dans le processus de gestion des fils. Dans le cas du bobinage à la broche, le fil passe directement dans un tube de guidage dans la chambre de bobinage et sur les brides extérieures, qui protègent le fil contre les dents latérales, avant d'atteindre les brides de stratification. La nature directe de ce processus signifie que le tendeur de fil peut gérer jusqu'à 90 % de la tension du fil.
L'enroulement de l'aiguille, en revanche, exige que le fil passe d'abord par la tête de l'aiguille, où il est plié à 90°. Il pénètre ensuite dans le tube guide-fil où, après un nouveau pliage à 90°, il passe dans la chambre d'enroulement. Comme le contrôle de la tension est décalé par la tête de l'aiguille, le tendeur ne gère qu'environ 60 % de la tension finale du fil
02. Qualité du bobinage
En effet, la tension du fil, l'angle du fil et le rapport entre la hauteur et la largeur des dents sont trois facteurs qui peuvent déterminer l'uniformité de chaque couche de la bobine. Lorsque l'on compare les technologies de bobinage, le bobinage en broche tend à produire une répartition du fil plus uniforme que le bobinage en aiguille en raison de son processus d'alimentation en ligne droite. Ceci est encore favorisé par la bonne gestion de la tension et la grande réactivité du tendeur. Comme le fil enroulé à l'aiguille sort du guide-fil à 90° et est déjà soumis à une tension, il y a une plus grande possibilité que le bobinage devienne concave. En même temps, le tendeur n'est pas totalement capable de contrôler la tension finale du fil et il y a une possibilité limitée de tirer rapidement le fil vers l'arrière pendant les différentes phases d'enroulement. Ces facteurs contribuent au risque d'enroulement convexe. Augmenter la tension du fil peut réduire la distorsion mais augmentera également la valeur ohmique finale
03. Dents du rotor
Une autre considération est la conception mécanique du rotor. Les technologies à broche et à aiguille nécessitent des paramètres d'espacement légèrement différents, ce qui, dans certains cas, peut favoriser ou éliminer l'une des deux options. Dans le cas du bobinage à broche, l'espace entre les dents doit permettre de loger à la fois la bride de superposition et le fil lui-même (environ 2,5 mm). L'espace requis pour le bobinage à l'aiguille est déterminé par l'épaisseur du tube guide-fil. En général, cela signifie qu'il y aura entre 1,4 mm et 3,6 mm d'espace entre les dents
L'expérience de Comau dans le domaine de l'électrification nous donne une capacité unique à concevoir des lignes de montage automatisées, efficaces et à grand volume pour l'ensemble du processus d'assemblage des moteurs électriques. Nous y parvenons en comparant différentes techniques, en analysant les exigences de performance et en intégrant différentes plates-formes technologiques propriétaires dans un processus de fabrication entièrement automatisé. En outre, en tant que fournisseur unique, nous harmonisons la collaboration entre les spécialistes, les entreprises technologiques et les intégrateurs de systèmes afin d'optimiser le déploiement du programme dans son ensemble. Le résultat final de notre offre d'ingénierie clé en main est l'assurance que la production peut être réalisée de la manière la plus efficace possible, avec des coûts réduits, une productivité maximale et un délai de mise sur le marché plus rapide.
