前言
最近常常看到介绍扁线电机的文章,为了记住知识点,我就做了这篇学习笔记。
在这个知识爆炸的时代,只有不断的学习和钻研,才能不被时代所抛弃,正所谓“吾生也有涯,而知也无涯”。
值此汽车行业寒冬肆虐之际,送给所有辛苦钻研的汽车工程师们共勉:天道酬勤,厚德载物,但行好事,莫问前程。
黑格尔说过:“存在即合理”,我们就先从扁线电机与圆线电机的对比中来探讨其存在及发展的本质特性有哪些。
扁线电机的结构示例
扁线电机通常也叫做发卡电机,就是定子绕组中采用扁铜线,先把绕组做成类似发卡一样的形状,穿进定子槽内,再在另外一端把发卡的端部焊接起来。
焊接完的定子端部扁线电机数模
扁线与圆线电机的优劣势对比
同功率样本综合参数对比
相同硅钢片结构下扁线绕组电机与圆线绕组电机的效率map对比如下:
扁线电机高效区面积更大,效率提升1.5%,损耗由4.5%下降至3%,下降33%!
相同硅钢片结构下扁线绕组电机与圆线绕组电机的交流电阻与效率map对比如下:
结论:扁线绕组电机相对于圆线绕组电机,在低速下更具效率优势。
总结
扁线电机优劣势原理与分析解读
综合性能改善
散热能力增强
体积小
扁线电机设计要点
槽口设计方案对比
绕组设计及集肤效应
多层扁线导体设计结构图
多层扁线导体绕组对电机性能的影响
峰值性能(相同峰值持续时间):
4层绕组电机
8层绕组电机
4层、8层电机效率map差值
扁线电机的几种绕组型式
绕组
是目前比较常见的扁线绕组形式,由于单根形状比较像发夹,所以也叫发夹式(发卡式)绕组。该绕组型式的特点是只需要焊接一端。
i-pin绕组
i-pin最大的特点是制造工艺简单,一字型扁铜线直接插入定子槽内后扭头焊接,特点是端部两头都需要焊接。
联电等国际巨头常用此方案。
/ wave 绕组
扁线连续波绕组( / wave )的最大好处是成型后两头端部无需焊接,但由于该绕组型式制造工艺尚处于开发阶段,尚未成为主流。
松正连续波绕组电机定子
代表产品:电装公司的混动电机,用在丰田普锐斯车上。国内天津松正也开发出了连续波绕组的扁线电机。
劈拉成型扁线电机
扁线劈拉成型绕组
采用劈拉成型工艺的扁线电机,主要是应用于启动发电机等类型的电机。
制造发卡电机的主要工艺过程
扁线电机的劣势主要在生产制造阶段:设备投入大,工序多,工艺复杂且维修性差,需要不断提升工艺水平。
总 结
从目前实车的应用情况上看,扁铜线电机比传统圆铜线电机有更高的持续功率,机械性能上表现出更强的鲁棒性;在低速大扭矩的应用环境下,扁线方案可以使电机做得更轻、更小,能量密度更高,这都符合行业的发展趋势。
但仅仅依靠在降低交流电阻的技术方向上继续寻求突破,我本人暂时认为:导体的材料特性摆在那里,仅改变物理状态的这条路已经很窄了,潜力有限。
“电机高速化”是目前各大汽车公司贯彻最为彻底的技术路线之一,是提高电驱能量密度,降低材料成本最为行之有效的方案之一,若忽略其重要性,则其发展前景堪忧。
以此推想,如何在提高扁线电机转速的同时,降低集肤效应损耗,以达到一个应用环境需求的性能及制造成本的平衡,是关系着扁铜线电机能否走得更远、走得更好的关键所在。
除此之外,阻碍扁线电机大规模应用的多为生产工艺问题,随着机械自动化水平的提高,工艺手段的不断进步,这些问题都是可以逐步解决的。
最后祝愿所有扁线电机的工程研发人员,本着"路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”的求知精神,为扁线电机开拓出更加光明的未来。
编后语
我不是知识的创造者,我只是文字的搬运工,我尊重知识产权法,希望我的编排大家能够喜欢。
本篇文章中参考引用了如下微信公众号的文章,需要拜读原文的读者请添加其微信公众号,自行搜索。
《电机产品技术前哨》;
《驱动视界》;
《新能源汽车家园》;
引用的其他材料有:
天津松正电机公司的产品介绍,浙江方正电机公司的论坛演讲材料等。
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