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FMEA方法在电机开发中的应用结构分析
- 【导读】
- 在进行完FMEA准备工作后，便可以开始FMEA分析工作。FMEA分析的第一个步骤便是FMEA结构分析，其包括创建产品的功能框图和确定产品的结构图两项工作。
在进行完FMEA准备工作后，便可以开始FMEA分析工作。FMEA分析的第一个步骤便是FMEA结构分析，其包括创建产品的功能框图和确定产品的结构图两项工作。
3.1 创建功能框图
建立产品的功能框图，是为了识别和区分电机组件及零件的组成，并描述它们之间的相互关系及其界限。这些电机组件及零件之间的相互关系包括以下3种类型：
(1)能量，例如：火花塞的生成电弧、电线的传输电流、电磁线圈的转化磁场等；
(2)物质，例如：喷油器的喷射燃油、钻孔机的钻孔、运输车的运输货品等
(3)信号，例如：仪表盘的显示信息、报警器的产生报警、转化器的数模转换等。
3.1.1 电机整体的功能框图分析
首先，先以电机作为一个整体，分析其功能框图，即需要分析有哪些外部部件与电机有相互关系。从“图7电机安装结构图”中可以看出，与电机有关系的外部部件包括：电力驱动控制器、水泵、变速箱、发动机。
图7 电机安装结构图
然后，将所有与电机有关系的部件均列出，分析它们之间的相互关系。由于电机的工作模式包括以下三种：低速纯电力驱动模式，中速发电模式和高速并联驱动模式，且每种工作模式下的电机的部件关系各不相同。故需要针对每种工作模式，分别进行分析。本文主要以低速纯电力驱动模式为例，进行FMEA方法应用的阐述。该电机在纯电力驱动模式下的部件关系如“表3纯电力驱动模式下的电机部件关系表”所示。
表3 纯电力驱动模式下的电机部件关系表
根据以上的电机部件关系分析，便可以绘制电机的功能框图。如“图8纯电力驱动模式下的电机整体功能框图”所示。以上述同样的方法，还可以分析电机在其他工作模式下的功能框图。
图8 纯电力驱动模式下的电机整体功能框图
3.1.2 电机组件和零件的功能框图分析
基于电机整体的功能框图，可以在其组件内逐步细化，以分析电机组件的功能框图。如“图9电机组件安装结构图”所示，电机组件主要包括：定子组件和转子组件。
图9 电机组件安装结构图
依据该电机部件关系图，将内部的电机组件关系纳入考虑，并分析在纯电力驱动模式下组件之间的内部关系以及和外部部件的外部关系，如“表4纯电力驱动模式下的电机组件关系表”所示。
表4 纯电力驱动模式下的电机组件关系表
根据以上的电机组件关系表，便可以绘制在纯电力驱动模式下电机组件的功能框图，如“图10纯电力驱动模式下的电机组件功能框图”所示。以上述同样的方法，还可以分析电机组件在其他工作模式下的功能框图；以及针对电机零件进行更为细致的功能框图分析。
图10 纯电力驱动模式下的电机组件功能框图
3.2 确定产品结构图
设计FMEA中的结构是由各个组件和零件所组成，该结构是一个描述产品中关系的树状结构图。通常其“树根”为客户或整车，“树梢”为产品的详细设计参数，树形结构的详细程度和设计FMEA的分析范围有关（系统、接口、组件等）。
3.2.1 电机的上层产品结构图
对于电机的上层产品结构图，应该从整车/客户层面进行分解。整车/客户层面包含汽车的各大系统，例如：驱动系统、底盘系统等。电机是隶属于驱动系统下的子系统——电力驱动系统，故电机的上层结构为：整车/客户——驱动系统——电力驱动系统——电机，如“图11电机的上层产品结构图”所示。
图11 电机的上层产品结构图
3.2.2 电机的下层产品结构图
对于电机的下层产品结构图，可以依据之前的功能框图所定义的从属关系，很快的就能识别出来。故电机的下层产品结构为：电机包含定子组件、转子组件等；定子组件包含线圈、传感器等；转子组件包含转子毂、磁钢、叠片等；如“图12电机的下层产品结构图”所示。
图12 电机的下层产品结构图
3.2.3 电机的产品结构图
因此，整合电机的上层和下层产品结构，便能作出电机的整体产品结构图，如“图13电机的产品结构图”所示。
图13 电机的产品结构图
以此，针对该电机开发项目的FMEA，对于电机建立了电机层、组件层、零件层3层结构；其中电机层结构节点1个，组件层结构节点2个，零件层结构节点27个；总计建立电机的结构节点30个。
由于，从整车/客户层到电机层的FMEA分析属于系统FMEA的分析范围，而不属于电机设计FMEA的分析范围，故对于从整车/客户层到电机层的FMEA分析的内容，将直接从系统FMEA中获取。因此，后续的FMEA分析活动，将会忽略对于电机的上层产品结构的功能分析和失效分析等。
3.3 本章小结
本章以电机为研究对象，对其的功能框图进行了分析，并依此生成了电机的产品结构图。在电机的功能框图分析方面，先从电机和外部部件的相互关系分析开始，然后再依据其关系作出电机整体的功能框图；之后再不断的深入并细化，分析至电机组件、电机零件等。在电机的产品结构分析方面，先分析电机的上层结构和下层结构，之后对其进行整合，从而完成电机的产品结构图。这些电机的功能框图和产品结构图便是后续FMEA功能分析的主要依据。
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