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扁线电机常见的绕组型式对比与分析

发布时间:2022-05-07 09:37:00 点击:    

 
 
起重电机专业生产厂家无锡宏达2022年5月7日讯 扁线电机具备槽满率高,散热效率高以及NVH性能良好的特性,在新能源汽车发展迅猛的阶段,扁线电机技术符合驱动电机高性能、高效率、高功率密度的发展趋势。

扁线电机在新能源汽车上的应用起始于美国国家能源部主导的“先进集成驱动系统(DOE)”项目,该项目电机采用三项关键技术,一项是五相绕组、一项是双V磁极结构,另外一项就是扁线电机。同时美国能源局DOE在 2017年发布了电动汽车2025发展路线规划图,对三电系统的发展目标给出了明确的技术参数要求。成本方面在2025年,电控的要求在2025年达到 2.7$/kw,电机需要达到 3.3$/kw。在功率体积方面,电机的峰值功率体积密度需要做到 50kW/L。

电动汽车电机需要高度紧凑性和轻便性,同时还受到严格的效率和能量密度要求约束。对于大部分电机制造商而言,目前需要的是能研发出满足特定要求的扁线电机产品,生产步骤的严格化及定制化是制造过程中难以攻克的核心问题。

电动汽车驱动电机与工业电机的制造不同,必须严格把控定子及与其质量相关的材料、工艺参数和测试结果。与工业电机相比,电动汽车电机的生产周期通常要短得多,所以相对而言其制造工艺更加复杂。因此,电动汽车零部件需要更灵活的生产设备,可以尽可能轻松地切换到新的定子设计或设计中。

定子绕组是新能源车用驱动电机的动力心脏,通常指由多个线圈或者线圈组通过不同的绕制方式构成的对称电路连接回路。在驱动工况下,当外部的电能通过高压线束连接到定子绕组的输入端子时,定子绕组可以将输入的电能转换成磁能并存储在定转子气隙中,最终转换为机械能提供驱动力。

Hair pin / 发夹式绕组

Hairpin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,所以也叫发夹式绕组。该绕组型式的特点是只需要焊接一端。


Hairpin绕组工艺是先将扁线绕组预成型为“发卡”式结构,沿轴向整体装配进定子铁芯槽内。


由于轴向嵌装绕组不受极靴形状的影响,可以大大减少绕组嵌装所需的装配预留空间和导体间隙,其槽满率可以达到70%左右(目前市场上已批产Hairpin产品的最高槽满率为69%),Hairpin绕组凭借其优异的功率,扭矩与效率性能迅速占领主流技术市场。


i-pin绕组


I-Pin绕组成型思路是扁线导体不经过预成型,直接将直扁线导体沿轴向嵌装在铁芯槽内头都下需要焊接。


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。


扁线连续波绕组

扁线连续波绕(Continuous hairpin / wave winding)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。


同样性能条件下,Hairpin与分布式圆线绕组相比,其端部长度可以缩短,与波绕组相比端部长度稍长。


对于槽数较多的定子结构来说,Hairpin的出线和焊接工艺难度加大,波绕组则不存在端部焊点的问题,相对而言更适合多槽定子。

 
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