能电机

FMEA方法在电机开发中的应用之功能分析

发布时间:2022/7/4 16:01:53   

FMEA分析的第二个步骤是功能分析。

对于设计FMEA来讲,功能分析就是对所有显性和隐性产品要求进行分析。这些产品要求包括以下:

(1)法规要求,例如:汽车排放和油耗法规、车辆回收指令、汽车功能安全法规等。(2)客户要求,例如:客户技术协议中所要求的电机的最大功率、最大扭矩等(3)内部要求,例如:与公司产品的兼容性、产品零件的重用性等功能分析包括定义功能描述和链接功能网络两项工作。

图1FMEA分析步骤

4.1定义功能描述所谓功能,指的就是为了完成某一个任务,其输入和输出之间的函数关系。所以在功能描述的过程中,依据的便是所分析对象的输入输出关系,而与该分析对象的内部关系无关,这也就是通常所说的黑箱功能分析法。即把分析对象作为一个黑箱模型,分析其外部输入输出关系,并忽略其内部联系,以此定义其功能描述,如“图2黑箱功能模型”所示。而分析对象的输入输出关系来源,便是之前所分析的功能框图。

图2黑箱功能模型

4.1.1电机的功能描述由于整车/客户层的功能描述,来源于整车厂的FMEA,故此处不进行分析。所以,只需要对电机及其组件和零件的功能进行分析。对于电机的功能描述,首先便是需要建立电机的黑箱功能模型,该模型建立的依据便是之前所建立的电机的功能框图。故依据其功能框图,建立了在纯电力驱动模式下的电机黑箱功能模型,如“图3纯电力驱动模式下的电机黑箱功能模型”所示。

图3纯电力驱动模式下的电机黑箱功能模型

然后,便可以整理出电机的输入输出关系,并依据这些输入输出关系,定义其功能描述,如“表1纯电力驱动模式下的电机功能描述分析表”所示。

表1纯电力驱动模式下的电机功能描述分析表:

以上述同样的方法,可以分析电机在其他工作模式下的功能描述,电机的部分功能描述如“图4电机的功能描述”所示。

图4电机的功能描述

4.1.2电机组件和零件的功能描述参照以上的功能描述分析方法,也可以得到电机组件和零件的功能描述。而对于最底层的零件而言,通常使用其产品特性来作为其功能的描述,为的是了解底层详细设计参数对上层部件功能的影响。限于本文篇幅,此处仅以“电机——转子组件——磁钢/叠片”这一系列电机组件和零件为例,定义其功能描述,如“图5电机及其组件和零件的功能描述”所示。

图5电机及其组件和零件的功能描述

以上述同样的方法,可以将电机及其组件和零件的所有功能进行描述。以此,建立电机层功能描述15项,组件层功能描述27项,零件产品特性描述项;总计建立电机的功能描述和产品特性描述项。

4.2链接功能网络在将电机及其组件和零件的功能描述定义完成之后,便需要将这些功能描述,通过网络的形式链接起来,以表达这些功能之间的相互关系。这个功能网络链接过程是一个从顶层到底层逐步细化的功能关系分析过程。右端功能是左端功能的子功能,即下层部件的功能为支持上层部件功能的实现。基于此,以转子组件的“驱动模式:将交变磁场转化为机械扭矩”功能为例,进行了功能网络链接,如“图6转子组件“驱动模式:将交变磁场转化为机械扭矩”功能的功能网络”所示。

图6转子组件“驱动模式:将交变磁场转化为机械扭矩”功能的功能网络

从图中可以看出,转子组件“驱动模式:将交变磁场转化为机械扭矩”功能,是电机“驱动模式:将高压交流点转化为机械扭矩”功能的子功能,该功能的最终目的为了支持整车/客户的功能“驾驶需求得到满足”;同时,该主功能在磁钢、叠片等零件层面上逐步得到分解和传递,并最终分解到了叠片的“磁钢插槽的宽度/高度”、“叠片厚度”、磁钢的“长度/宽度/高度”等产品特性上面。以上述同样的方法,可以将电机及其组件和零件的所有功能和特性进行功能网络链接。以此,建立电机层和组件层之间功能链接44条,组件层和零件层之间功能链接条;总计建立电机内部之间功能链接条。

4.3本章小结本章以电机为研究对象,对电机及其组件和零件的功能进行了分析,并通过功能网络的形式,建立了这些功能之间的相互关系。在定义功能描述方面,首先从电机为整体,采用黑箱功能法进行输入输出关系分析,以定义其功能描述;之后再不断的深入并细化,分析至电机组件、电机零件等。在电机的功能网络链接方面,以转子组件的“驱动模式:将高压交流点转化为机械扭矩”功能为例,链接了其上下层功能关系;并应用于电机及其组件和零件的所有功能和特性。这些功能描述和功能网络,便是后续FMEA失效分析的主要依据。

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