Notizia

Mar 09, 2023

Assemblaggio di motori per veicoli elettrici

The shift from the internal combustion engine to batteries and electric motors

Il passaggio dal motore a combustione interna alle batterie e ai motori elettrici è, in termini automobilistici, monumentale. Ma non si può negare che si tratti di una sfida che produttori e fornitori stanno affrontando a testa alta.

Di fronte alle nuove normative volte a ridurre le emissioni globali di carbonio, i produttori di apparecchiature originali (OEM) non hanno avuto altra scelta che spostare l’attenzione dal diesel e dalla benzina alle batterie. Quasi tutti gli OEM hanno reso pubblici i propri piani per i veicoli elettrici. Questo cambiamento di paradigma ha suscitato l’interesse sia dei produttori di motori tradizionali che di una manciata di startup che sviluppano nuove tecnologie.

Che si tratti di un'auto elettrica, di un camion o di un trattore, i motori di trazione sono fondamentali per far girare le ruote. Ecco perché molte case automobilistiche, come BMW, Ford, General Motors e Volkswagen, pianificano di assemblare i motori internamente.

Ad esempio, Ford sta spendendo 150 milioni di dollari per rinnovare la sua 53enneImpianto di trasmissione di Van Dyke a Sterling Heights, MI, per produrre in serie motori elettrici. General Motors sta inoltre adottando un approccio integrato verticalmente con la sua famiglia di propulsori modulari Ultium Drive, composta da tre motori intercambiabili.

"Come con altri sistemi di propulsione complessi, ad alta intensità di capitale e che contengono una grande quantità di proprietà intellettuale, è sempre meglio realizzarli da soli", afferma Adam Kwiatkowski, ingegnere capo esecutivo per la propulsione elettrica globale presso GM.

"La maggior parte dei componenti Ultium Drive, compresi getti, ingranaggi e assemblaggi, saranno costruiti con parti di provenienza globale presso i [nostri] impianti di propulsione globali esistenti su linee di assemblaggio flessibili e condivise", spiega Kwiatkowski. "[Ciò ci consentirà] di aumentare più rapidamente la produzione di veicoli elettrici, ottenere economie di scala e adattare il [nostro] mix di produzione per soddisfare la domanda del mercato."

"Prendendo il posto del motore a combustione interna nell'ingegneria automobilistica, i motori elettrici sono un elemento fondamentale delle auto elettriche, insieme alla batteria e all'elettronica di potenza", aggiunge Henrik Green, Chief Technology Officer di Volvo Cars, che si è impegnata a assemblando motori elettrici nel suo stabilimento di propulsione a Skövde, in Svezia.

"Portare internamente lo sviluppo dei motori elettrici consentirà ai [nostri] ingegneri di ottimizzare ulteriormente l'intera trasmissione elettrica", spiega Green. "Questo approccio [ci consentirà] di ottenere ulteriori miglioramenti in termini di efficienza energetica e prestazioni complessive."

Sebbene esistano molti tipi diversi di design di motori elettrici, ogni dispositivo ha quattro componenti di base: un rotore, uno statore, un gruppo corpo e un modulo di controllo della batteria. Inoltre, nel complesso ci sono meno parti rispetto a un motore a combustione interna (ICE). Un motore elettrico ha in genere solo circa 20 parti mobili contro le 200 o più di un ICE.

Man mano che OEM e fornitori accelerano la produzione di veicoli elettrici, verranno utilizzati sempre più robot per assemblare parti e sottoassiemi più piccoli, oltre all’intero motore stesso. Un'area che è un candidato ideale per l'automazione è l'assemblaggio del rotore, dove le tolleranze strette presentano numerose sfide.

Le applicazioni di assemblaggio di rotori e statori utilizzano robot per raccogliere, avvolgere e modellare bobine o avvolgimenti. I robot possono essere utilizzati anche per realizzare collegamenti, pressare l’albero del rotore, saldare e incollare, oltre a imbullonare insieme il corpo.

"L'iniezione accurata e automatizzata della colla negli alloggiamenti dei magneti è essenziale per garantire la ritenzione dei magneti, anche a velocità di rotazione molto elevate, pari o superiori a 15.000 giri al minuto", afferma Patrick Matthews, responsabile globale del gruppo propulsori presso ABB Robotics. "Anche i test e le ispezioni rappresentano un'attività continua durante tutta la produzione dei motori elettrici, con robot che monitorano costantemente la qualità e il corretto assemblaggio entro tolleranze molto strette."

Fornitori come ABB hanno registrato una ripresa degli affari grazie al recente passaggio dell’industria automobilistica all’elettrificazione. In particolare, stanno producendo sistemi più automatizzati per l'assemblaggio di motori elettrici. Secondo Matthews, due temi nel mercato dei motori elettrici sono il cambiamento costante e il miglioramento continuo dei prodotti.