周 思 许文兰 赵坤所

（珠海格力电器股份有限公司 珠海 519100）

引言

电机是常用的机电设备，电机包装是其运输中的重要工具，是会直接影响电机质量的重要因素。电机生产下线后进行包装，经过仓储、物流，从包装中取出投入使用，运输过程中包装保护电机不受到有效伤害。为了解决生产中遇到的包装运输成本占比过大、包装材料回收利用率低、包装材料不环保、包装通用性差等问题，特设计一种满足实际生产需要的经济型电机包装。

1 现状及问题点

目前大多数小型电机的常规包装都是纸箱或者泡沫箱，一箱数台电机，箱内的支撑采用瓦楞纸或者泡沫。本方案以实际生产中需求量大、外径规格φX的电机DJ为例进行说明，其采用瓦楞纸外包装箱和泡沫板内支撑，一箱装6台电机，需要透明胶封箱打包，运输叉板上单层可以放置6箱电机，限放置5层，因此一个包装运输单元可放置电机6×6×5=180台；通过叉车将叉板周转至仓库，再经过物流短途运输到客户处，客户取电机使用，包装材料回收。

电机DJ为单轴伸不带支架、有防水罩结构的典型电机结构；另有单轴伸带支架、不带防水罩结构的电机DJ1和双轴伸、带减震胶圈结构的电机DJ2，如图1所示。因为外形尺寸不一样，需要不同的泡沫板来包装。

虽然这种成熟的包装结构防震性能较好但还是存在很多问题点：

1）泡沫材料不环保，不能做薄壁件，通用性较差；

图1 三种典型结构的电机示意图

2）瓦楞纸和泡沫容易破损，纸箱易变形，回收次数有限；

3）需要封箱、搬运、码垛，员工劳动强度大，人工费用高；

4）空箱占地面积大，回收成本高；

5）一个运输单元中电机数量不多，运输成本高。

2 技术方案

2.1 整体方案

高密度聚乙烯和ABS树脂由于其良好的耐热性、耐寒性、化学稳定性、电绝缘性、刚性、韧性和耐磨性等突出特性，作为包装材料得到了非常广泛的应用。它们是环保型塑料，承重性好并可做薄壁件，材料本身不吸水，可以多次回收而且破损后可以回收再制，整体成本低，因此是本方案中电机包装的理想材料。

因为是量大机型的短途运输包装，为了尽可能的降低包装成本，优选大包装结构来提高包装空间利用率，一个运输单元不仅可以放置更多的电机、降低运输成本而且降低员工劳动强度，减少人工成本。所以本项目方案设计成大包装结构，包括设计成薄壁件的承托电机的小包装单元的衬板、承托整个包装的底板、保护最上层电机的顶板以及支撑包装整体的实心的支撑柱，详见图2。

2.2 通用型衬板的设计

包装衬板直接承托电机本体，设计时需要考虑空间利用率、限位、保护性等，在本方案中尤其侧重通过提高通用性来降低成本，需要能承托图1中三种典型结构的电机。如图3所示，衬板的板体的上表面和下表面分别设有阶梯状的第一安装槽和第二安装槽，阶梯状设计是为了给防水罩、减震胶圈提供放置空间；槽底均设有出轴孔，用于穿出电机转轴。在第一安装槽的槽壁上设有四个均布的出线让位槽，用于搁置电机的出线并对电机进行径向定位和限位。在第一槽体的槽壁上设有均布的支架让位槽，与出线让位槽交错分布，用于搁置电机的安装支架并对电机进行径向定位和限位。板体表面边缘设有围边，对外围的电机进行防护。为了包装整体组合使用，在衬板支架让位槽的反面设计呈宽度A的“十字”凸起限位，两侧的围边上分别设有尺寸为B×C的支撑柱安装槽。在一个包装衬板上第一安装槽和第二安装槽的数量均是多个且交错设置，可以根据需要设定第一、第二安装槽的数量和各个槽体的尺寸。

图2 电机大包装结构的整体方案示意图

图3 包装衬板结构示意图

图4 包装单元示意图

如图4所示，使用时多块衬板上下层叠，其中下层电机包装衬板的第一安装槽与上层电机包装衬板的第二安装槽正对形成电机安装位，电机的底部插装在下层电机包装板上的第一安装槽内，电机的顶部插装在上层电机包装板上的第二安装槽内。上下相邻的两块衬板通过电机限位，不会有移动。采用该种结构组成的电机包装结构，能够适用于包装有/无防水罩或者减震组件的电机、有/无安装支架的电机、单轴电机、双轴电机，能够适用图1所示的电机DJ、电机DJ1和电机DJ2三种典型结构的电机。

2.3 底板、顶板和支撑柱的设计

底板是整个电机包装周转、运输的直接承载体，设计时首先要考虑其可靠性，必须要有足够的承重性和稳固性，其次其结构要方便运输。如图5所示，本方案的底板在其表面设置有横向间距和纵向间距相等为A的限位凸起，在底板表面形成呈“井字”型排列的间距为A×A的限位槽。限位凸起同时起到加强底板强度的作用。底板的底面设有用于支撑的底柱，底柱均布，且间距不影响叉车作业。靠近其侧壁位置设有多个尺寸为B′×C′的支撑腔，用于安装支撑柱。如图6所示，使用时将衬板放置在底板上，衬板上的宽度为A的“十字”型凸起结构能够嵌合至间距为A的限位槽内形成限位，同时底板的侧壁也会对衬板限位。底板面积是衬板面积的n倍（n≥1），单层能够放置X×Y个衬板并且放满，其中n=X×Y。

顶板是为了保护顶层电机设计的，所以设置有多个锥形的电机轴放置腔，其位置与顶层电机位置一一对应。顶板的面积设计与底板一致，且外围侧壁设置有挡板。如图7所示，顶层电机的电机轴放置于顶板的电机放置腔内，保护轴不会受到磕碰,并进行限位，挡板保护外围电机。

图8 支撑柱结构示意图

支撑柱是为了加固整体包装的稳定性，其为截面为B×C的长柱状，底部有尺寸略小的B′×C′的台阶状的插接件，如图8所示。整体装配时，支撑柱的插接件装入底板上尺寸为 B′×C′的支撑腔内固定住，中间部分卡在多层衬板上B×C的支撑柱安装槽内，维系多层衬板的稳定，顶部套在顶板的挡板内，如图8所示，将该项目所述的大包装结构连接成一个整体的稳固的包装单元。

以电机DJ为例，实际生产中一个衬板放置6台电机、一层放4个衬板、可放10层，一个包装单元6×4×10=240台电机，其占地面积和原纸箱和泡沫板的180台装的包装单元是一样的，但是由于塑料材质的衬板承重性明显优于纸箱，可以放置更多层电机，提高了包装的空间利用率。当然，不同的电机可以根据不同的重量合理设计放置层数。

3 项目收益

本设计方案所述的电机大包装结构的经济收益主要体现在四个方面，下面以实际生产中需求量最大的电机DJ（日产能按10 000台）为例进行说明。

3.1 通用化降低成本

优化前若电机DJ用原方案一个包装单元成本是A元，它和电机DJ1、DJ2因为外形不一样需要三款不同的泡沫板包装，需开三种泡沫板的模具，需求量越大的电机分摊的模具费越低，则电机DJ1和DJ2的包装成本均会高于A元，因此三款电机平均包装成本其实会高于A元，而且增加物料种类也增加了管理成本。

优化后就包装材料本身的成本而言，本方案所述的用高密度聚乙烯和ABS树脂材料制作的衬板、底板、顶板和支撑柱组成的一个包装单元的材料价格是远高于用纸箱和泡沫板的，如果仅电机DJ一款分摊模具费那一个包装单元的成本会高达8A，但是由于三款电机通用包装，覆盖产量的增加让分摊模具费用降低，则平均下来一个包装单元的成本仅需5A元，而且减少物料种类降低了管理成本。

3.2 包装材料投入成本降低

优化前的电机DJ使用瓦楞纸和泡沫板包装，包装材料可以用4次，每年需要投入365÷4≈91次全新的包装材料；而高密度聚乙烯和ABS树脂材料使用寿命在四年以上，每年才需要投入1/4次全新包装材料。因此优化后虽然一个包装单元的材料成本增加了，但是由于电机数量增加了、包装使用寿命增加了，使得平均每年包装材料的整体投入成本大幅度降低，仅为原来的1.03 %。具体分析见表1。

3.3 运输成本降低

以市面上单趟运输费用为B元的货车为例，每车可运输12个包装单元。由于取走电机后纸箱体积没有变化，但是空箱可以堆积更高，优化前每两车电机的包装单元需要一车回收；而电机取走后包装衬板叠加在一起的高度明显减小，可以较高地堆积，每四车电机的包装单元需要一车回收；所以优化后包装回收的频次降低一半。优化后由于每趟车可以运输更多的电机、提高了运输效率，而且回收的运输成本降低了，电机DJ的运输投入成本每年可以缩减为原来的63 %。具体分析见表2。

3.4 人工成本降低

优化前电机DJ采用纸箱打包，纸箱一般都是提前折好的，放好电机后需要封箱，一整箱电机重量在20 kg左右，需要堆码成一个包装单元再进行周转，人工堆码需要整箱电机搬运所以劳动强度比较大，电机使用时需要每箱都人工拆箱，加上周转和仓储费用合计一个包装单元的人工成本在100C元，单台电机的人工成本为100C÷180≈0.56C元。

表1 包装材料投入成本分析

表2 运输成本分析

使用优化后的方案对电机DJ包装，不需要提前折纸箱，不需要封箱，堆码时只需要放置空的衬板，使用时也不需要拆箱，劳动强度大大降低，生产效率也提高了；而且由于每个包装单元电机更多，所以周转和仓储的费用也降低了，折算后一个包装单元的人工成本仅需70C元，单台电机的人工成本为70C÷240≈0.29C元。人工成本可节约五成。

综上所述，这种采用高密度聚乙烯和ABS树脂材料的电机大包装各方面成本都优于原来纸箱和泡沫板的包装方式，由于是开放性包装不具备防潮能力所以不适于长途运输，但是完全满足需求量大、短途运输的电机周转要求，以电机DJ为例可节约50 %以上的包装、运输成本，年度收益百万以上。

4 结束语

目前该电机大包装结构的设计方案已输出并申请发明专利CN 201910406518.8《一种电机包装板及电机包装结构》、实用新型专利CN 201920769103.2《一种电机包装结构》和CN 201920719130.9《一种电机包装板及电机包装结构》。本项目所述的电机大包装设计方案，经过验证包装整体稳固可靠，顺利通过相关包装运输试验。由于包装衬板通用性强，可大范围的推广应用该项目成果，降本收益进一步扩大，同时也为其他系列电机包装设计提供参考经验，应用前景广阔，市场收益显著。