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目前,新能源汽车对加速性和续航里程的需求和焦虑,对驱动电机的性能和效率提出较高的要求。比如,电驱电机除了满足包络体积小、功率密度大、质量轻;同时还要满足其工作效率高、高效区广等特性。

但新能源汽车驱动电机因为受整车布置空间影响,主机厂一般选用集成化方案。通常在壳体方面,主流方向是将电机壳体、电机控制器壳体、减速箱壳体等三个子系统壳体设计为一体共用;在传动系和电机转轴等关键受力轴齿件,主机厂设计的传动系齿轮一般采用细高齿结构,辅助必要地修形及强化工艺提升强度;轴系方面,则采用挖空轴或者直接空心锻造电机轴或输入轴。

驱动电机作为新能源汽车三大主要零件之一,被誉为“电动汽车的心脏”。在新能源汽车中,驱动电机代替发动机,在电机控制器的控制下,将电能转化为机械能驱动汽车行驶,是纯电动汽车的唯一驱动装置。驱动电机轴是电机系统里的核心零部件之一,其主要作用为传输动力,其性能好坏直接影响到新能源汽车动力系统的性能,工作时需要承受很大的负载和扭矩,因此两端连接部分需要进行热处理,以保证材料的强度和刚性;同时驱动电机轴的加工尺寸精度要求严格,加工需要涉及车削、铣削、钻孔、滚齿等多种加工形式,涵盖热前、热后多种工况,需要搭配高精度、高耐磨及高稳定的刀具才能满足加工要求。电机轴的空心化应该是未来电机轻量化必然路径,也是电驱性能提升的重要方向。空心轴是未来电机转子技术发展的重要趋势。空心轴对于电机系统,不仅仅是明显的减重作用,也对系统冷却布置结构和方式有积极价值。

驱动电机

驱动电机主要由定子分总成、转子分总成、壳体、附件等几部分组成,其中转子分总成系统主要是由转子铁心、转轴、轴承等组成。转轴不仅完全承受铁心重量,而且还必须承受在高转速下的不平衡电磁激励作用。

驱动电机作为新能源汽车三大主要零件之一,被誉为“电动汽车的心脏”。在新能源汽车中,驱动电机代替发动机,在电机控制器的控制下,将电能转化为机械能驱动汽车行驶,是纯电动汽车的唯一驱动装置。驱动电机轴是电机系统里的核心零部件之一,其主要作用为传输动力,其性能好坏直接影响到新能源汽车动力系统的性能,工作时需要承受很大的负载和扭矩,因此两端连接部分需要进行热处理,以保证材料的强度和刚性;同时驱动电机轴的加工尺寸精度要求严格,加工需要涉及车削、铣削、钻孔、滚齿等多种加工形式,涵盖热前、热后多种工况,需要搭配高精度、高耐磨及高稳定的刀具才能满足加工要求。







驱动电机轴

电机轴在使用过程中,其应力往往集中在轴的表面,而芯部仅受较小的弯曲应力,因此,芯部的材料基本属于“多余的死区”。根据材料力学抗弯和抗扭相关公式可知,当空心轴的内外径之比为0.5时,相同外径的空心轴和实心轴的抗弯和抗扭截面系数仅相差6.25%。反推算,在承受相同的扭矩和弯矩条件下,在内外径之比为0.5的空心轴,其外径仅需比实心轴的外径大2%即可满足。换算为质量属性,空心轴重量仅为实心轴的0.78左右,但其减重率却达到20%以上。由此可见,与实心轴相比,空心轴在功用和性能上并没有太大的差距,但是重量却能大幅度降低。因此,电机轴的空心化应该是未来电机轻量化必然路径,也是电驱性能提升的重要方向。空心轴是未来电机转子技术发展的重要趋势。空心轴对于电机系统,不仅仅是明显的减重作用,也对系统冷却布置结构和方式有积极价值。

电机空心轴的制造工艺,一方面涉及传统的热加工领域,如锻造、热处理(正火、渗碳淬火等);另一方面,考虑到装配精度和磁极方向,又涉及冷加工领域,如车削、磨削、插/搓花键等。空心化工艺,可通过实心轴+机加工实现,也可以采用特殊成型设备通过锻造实现空心。一体式成型空心轴,主要是指毛坯的内孔直接成型的轴。目前,应用较广的主要是径向锻造成型和旋转锻造成型。径向锻造和旋转锻造均为特殊成型工艺,主要以进口设备为主。其中,

径向锻造成型以德国菲尔斯FELLS公司( https://www.felss.com/zh-hans/)设备较为典型,
旋转锻造以奥地利GFM公司设备为典型代表。上述设备,不仅可以实现空心轴多台阶变壁厚直接成型,而且可以直接锻出内外花键。径向锻造成型,一般以4个以上对称锤头在每分钟240次以上的高频次锤击下,实现坯料微小变形直接空心管坯成型。电机轴因为结构需要,一般需要二次掉头锻造成型。旋转锻造成型,是在坯料圆周方向均匀布置多个锤头,锤头在对工件进行径向高频锻打的同时绕轴旋转,使坯料横截面尺寸减小,轴向延伸,从而获得工件的一种方法。

铁流股份年产60万套电机轴等新能源汽车核心零件项目
凭借铁流股份德国子公司 Geiger 的自动化生产和精密加工技术,以及其在新能源汽车核心部件领域的产品和技术基础,铁流股份拟建设新能源汽车核心部件制造中心,通过实现新能源汽车核心部件的本土化生产,更好地满足国内新能源汽车生产企业对高精密零部件的加工要求,为国内新能源汽车产业发展提供有力支撑。铁流股份年产60万套电机轴等新能源汽车核心零件项目是铁流股份业务从传统动力汽车零部件向新能源汽车核心部件的扩展,是顺应汽车电动化趋势,保障铁流股份业务持续健康发展的必然要求,项目建设完成后,可形成电机轴、空心轴、定子壳体、冷却泵轴和电动刹车助力器等新能源汽车核心部件年产60万套的生产能力。



铁流股份子公司 Geiger 拥有超过 20 年的高精密零部件自动化生产线的设计、研发、集成和运营经验,具有领先的仿真模拟、精密检测、高精密金属成型和自动化生产技术,特别是在自动化技术研发设计和精密加工方面具有突出的竞争优势,其配备了 160 多台 CNC 数控加工机床,具有每年开发和制造 2-3 个新自动化生产线的能力,尤其是其自主开发的基于摄像机监视系统的 100%全自动测量控制检测系统能够保证整个产品组的检测效率和灵活性,进一步提高了操作效率并降低了人工成本。子公司盖格新能源一方面吸纳了一批国内专业技术人才,另一方面吸取了 Geiger 公司在精密制造方面积累的经验,为国内多家新能源电驱系统头部企业开发多款电机轴样品,并开始逐步量产。伴随着高端产品从实心轴向空心轴的升级,盖格新能源已投入重量级装备首次打造电机轴空心锻造成型的创新加工方法,在降低材料消耗、提高加工效率、提高零件应用强度和使用寿命上跨入一个新台阶,以引领高端电机轴制造领域。盖格新能源配备了欧洲锻造中心、CNC车削单元、CNC高速冲床100-300T、高精多轴铣钻复合加工机、桁齿机、热处理高频硬化机、外圆高精磨床、内外圆高速超精磨床、热处理清洗渗碳气碎回火模块线、径向旋锻机(带中频感应加热)、多轴复合车铣中心和外圆磨、日本双刀架车削中心、高精度滚齿机和高精度四轴复合加工机等设备,保证了高端制造加工精度和能力,同时引进了蔡司最新 CMM 测量仪、德国克林贝格齿轮测量机、与德国马尔合作共建的盖格-马尔检测实验室的各类精密测量仪、金相显微镜、自动硬度计等检测设备,能有效保障产品质量。
公司配备国内领先的 800 吨压力机和 2,500 吨大型液压机
,用于重型车离合器盖的冲压制造,保证产品加工精度和质量,引进日本全套箱式多用炉生产线,采用低碳钢和多种热处理技术,能够保证产品具有优质的耐磨性和韧性,延长产品使用寿命。公司拥有省级离合器企业技术中心、省级企业研究院和行业内首家被 CNAS 评为认可实验室的离合器检测中心,配备了英国 LK 三坐标测量仪、德国 ZEISS 金相显微镜、自行研发的从动盘总成扭转试验机等 70 余台检测设备,具备行业权威的离合器检测能力,有力保证了研发项目的顺利实施。子公司湖北三环引进海外膜片弹簧离合器制造关键设备,后通过自主研发对膜片式离合器进行技术升级,并实现双质量飞轮、飞轮减震器等多项技术突破。湖北三环目前建立的技术中心,被认定为“省级技术中心”,拥有国内离合器领域领先的实验能力,检测试验中心已获得 CNAS 认可证书,是东风、I VECO 、玉柴、福特等公司指定的离合器试验基地。
目前杭州总部及湖北三环厂区合计离合器生产能力居全国领先地位,已经成为全国汽车离合器领先的生产和研发基地,在汽车离合器的销售规模及市场占有率方面也处于领先地位,这些都有利于公司在主机配套及售后服务市场保有较高的市场份额,提升市场影响力,从而在原材料采购、产品经销中具有较强的议价能力,有效降低了公司生产成本,提高了产品盈利水平公司拥有较强的新产品开发能力,已开发近两千种型号的汽车离合器产品,可覆盖 90%以上商用车和乘用车车型,高适配性的优势,帮助公司获取了较高的市场份额。公司利用产品数据管理系统形成了对产品系列化、开发流程化管理的自主开发体系,通过内部产品零件标准化工作,提高设计人员的开发能力和产品设计可靠性,已形成了七大系列高新技术产品。其中,耐烧型汽车离合器总成、多适应性可变刚度离合器、JD1000 系列离合器盖总成技术指标达到国际先进水平,具有传动平稳、摩擦系数稳定、使用寿命长等特点。

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