未來(lái)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)(wù)-無(wú)論是在工業(yè)(yè)領(lǐng)(lǐng)域還是交通領(lǐng)(lǐng)域-都對各個(gè)組件提出了很高的要求。電動(dòng)機的經(jīng)(jīng)典制造工藝很快達到了極限?；趥鶻y(tǒng)的制造工藝，優(yōu)(yōu)化的幾何形狀通常是不可能的，結(jié)果是設(shè)計者在性能和效率上痛苦折衷。

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

3D打印電機繞組© 3D科學(xué)(xué)谷新能源汽車(chē)白皮書(shū)

3D打印帶來(lái)電機制造的顛覆

電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車(chē)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、電源和電動(dòng)機控制裝置等組成。電動(dòng)汽車(chē)的其他裝置基本與內(nèi)燃機汽車(chē)相同。電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由電控單元、控制器、電動(dòng)機、機械傳動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)車(chē)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。

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動(dòng)力系統(tǒng)的工作過(guò)程是，根據(jù)從制動(dòng)踏板和加速踏板輸入的信號，電子控制器發(fā)(fā)出相應(yīng)的控制指令來(lái)控制電動(dòng)機，調(diào)節(jié)電動(dòng)機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(chē)制造商面臨著(zhù)提高電動(dòng)汽車(chē)效率的不斷增長(cháng)的需求。制造商已經(jīng)(jīng)從各個(gè)角度解決這個(gè)問(wèn)題：減輕重量、創(chuàng )(chuàng)建更高效的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、降低噪音。不過(guò)這個(gè)過(guò)程是不斷迭代且永無(wú)止境的。

目標：完全3D打印的電機

盡管成本、質(zhì)(zhì)量和性能是制造商的重中之重，但電動(dòng)機的開(kāi)發(fā)(fā)已有 100 多年沒(méi)有受到如此重視?？嘉拇怪圃旒夾g(shù)中心的工程師正在開(kāi)發(fā)(fā)他們聲稱(chēng)可能是世界上第一個(gè) 3D 打印電動(dòng)機，該團隊開(kāi)發(fā)(fā)了一種生產(chǎn)(chǎn)電動(dòng)機的方法，該電動(dòng)機的主要部件使用增材制造。

這個(gè)3D打印電機的特點(diǎn)是盡管關(guān)(guān)鍵部件的尺寸和質(zhì)(zhì)量減少了，但電機功率卻增加了，零件數(shù)量的減少使供應(yīng)鏈更簡(jiǎn)單，提高了制造效率，降低了運行成本，并減少了組裝和檢查時(shí)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(dòng)機的商業(yè)(yè)化掃清道路題。此外，MTC 已經(jīng)(jīng)開(kāi)發(fā)(fā)出一種生產(chǎn)(chǎn)電動(dòng)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(kāi)發(fā)(fā)復(fù)雜特征和形式的關(guān)(guān)鍵推動(dòng)因素，這些特征和形式對于提高電動(dòng)機的性能和功能至關(guān)(guān)重要。制造電動(dòng)機的過(guò)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(guò)產(chǎn)(chǎn)品重新設(shè)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(shí)現(xiàn)主要優(yōu)(yōu)勢。

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

保時(shí)捷工程部門(mén)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)(yōu)化技術(shù)(shù)結(jié)合GKN的材料，保時(shí)捷實(shí)現(xiàn)了差速器的獨特設(shè)計（包括齒圈），通過(guò)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(zhù)金屬增材制造繼續(xù)發(fā)(fā)展并成為主流工藝，該應(yīng)用不僅可以擴展到原型或賽車(chē)運動(dòng)，而且還可以擴展到批量生產(chǎn)(chǎn)。

GKN英國創(chuàng )(chuàng)新中心專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)(fā)一系列新一代技術(shù)(shù)，將為電動(dòng)汽車(chē)、賽車(chē)運動(dòng)和非公路應(yīng)用帶來(lái)巨大的效益。尤其是電氣化系統(tǒng)，GKN的專(zhuān)業(yè)(yè)知識可以幫助汽車(chē)制造商開(kāi)發(fā)(fā)更輕、更安靜、更高效的車(chē)輛。

創(chuàng )(chuàng)新中心承擔(dān)的其他重要項目是開(kāi)發(fā)(fā)電動(dòng)汽車(chē)的“扭矩轉(zhuǎn)換”系統(tǒng)。GKN將模擬雙速電動(dòng)汽車(chē)的無(wú)縫換檔及雙離合的感覺(jué)，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)力超級跑車(chē)開(kāi)發(fā)(fā)的。

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