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Nidec尼得科变频器专营

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尼得科的马达攻克了一个制造上的难题
Date:2021-06-15        Hits:88        Back
2014年,电产本田手中收购艾莱希斯Axle,拥有了防抱死ABS、助力转向EPS、车身稳定VSA等技术,业务范围也从微小型马达,拓展到超大型电机。频繁的收购,为车载电机业务创造了条件。而在2018年电产正式推出“电机、变速箱和逆变器”的三合一马达驱动系统E-Axle,包括广汽新能源Aion以及蔚来都是它的客户。在这个电动汽车的马达上,电产希望续写它在硬盘马达的***地位。

然而作为三菱重工机床的多年用户,日本电产为何要向上吞并设备制造商?背后情景,大大值得揣摩。

推倒重来再设计

机械硬盘的内部结构说来并不复杂,***核心的三大件就是主轴马达、磁头和盘片。主轴马达基本被日本垄断,日本电产尼得科是***的霸主,后面厂商则是同样来自日本的美蓓亚Minebea。

尼得科的马达攻克了一个制造上的难题。在PC机小型化、薄型化的过程中,***大的挑战就是内置设备的薄片化。2012年前后正是“轻薄笔记本电脑”的天下,日本东芝也是其中一大***,它带有的希捷硬盘正是采用了尼得科的马达。彼时,笔记本电脑中使用的硬盘主流产品的厚度为7mm,而内置的主轴马达厚度约为磁盘厚度的70%左右,约5mm。这么薄的缝隙,很难确保支撑转子的轴承与磁道之间留下足够的空间,小型化走向了绝路。

尼得科反向考虑,抛开内部挡块小型化的方法,而是将设计大而化之到马达之外的驱动。它将马达技术与驱动器、传感器等捆绑在一起,整体设计。就像当前半导体非常热门的技术SoC,强调集成制造。

设计方案被根本性的改变。整体制造也发生了变换,于是它一举突破市场瓶颈,在2010年就可以量产支持7mm厚的硬盘驱动器,后续则进一步缩小到5mm厚。

现在电动车领域,电产正在再次复制“整体设计”的思维。它将分立的逆变器整合其中,形成包括牵引电机、变速箱以及逆变器在内的牵引电机系统(E-Axle)。又是一体化设计,极大简化了零部件之间的外部布线,实现了驱动系统的小型化和轻量化。重量非常轻。日本电产驱动马达E-Axle在中国扩大供给已供的6种车型 ,包括广汽新能源、吉利几何C等。这个产品正在成为电产的新拳头,2025年期望达到60亿元***的销售额。而到了2030年,则意图在新能源汽车用驱动马达市场的全球份额达到35%。

笔记本电脑硬盘驱动器的传奇,正在电动汽车这一全新的市场上重新生长。

这背后还要得益于工业软件的使用。

独立开发仿真软件

自1994年起,尼得科就开始量产用于硬盘驱动器的液态轴承。随着硬盘驱动器在数据存储密度方面的惊人进步,传统的滚珠式轴承在原理上已经无法做到让每一颗滚珠的大小都完全一致。为了探索液态轴承的***佳结构,尼得科逐渐走上了自主研发建模与仿真软件之路。

在产量从几万台、几十万台上升至几百万台的过程中,采用检查少量试制品生产中的品质管理方法显然已经不合时宜。因为要检查到异常现象,往往需要制作1000个以上的试制件来代表不同的模式,耗时耗力,成本也相当高。

如何让这项工作从车间转向设计室?尼得科决定采用仿真软件CAE进行测试,从而改变传统“创意、修改和再设计”的试错式检测流程,一次设计对。然而,市场上通用的仿真软件,针对这种特殊产品应对乏力,于是尼得科决定在公司内部开发***的解析软件。这样***大的好处是,可以将范围锁定为液体动***承的特有机能,用二维模型定义三维模型,降低振动模型的自由度,仅以设计上特别需要的现象作为对象,进行建模并实施计算。这样就可以在有限的计算能力内,进行必要的刚性和衰减性的仿真计算。