車用扁線電機的案例
車用扁線電機技術現狀及發展趨勢
車用扁線電機技術現狀及發展趨勢
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所以電動汽車電機的難點就在于提高功率重量密度和功率體積密度，要求電機質量輕、體積小的同時追求高功率。
2）獨特的轉矩特性：啟動或低速時要求超高轉矩，將汽車速度以最快的方式泵升至期望速度。一般工業電機并沒有這么高的啟動速度要求。同時高速時需要提供足夠的功率，使得汽車可以高速巡航。
3）寬調速范圍：車用電機最高轉速可能是電機基速的4倍甚至更高。目前電動汽車普遍只使用固定檔的齒輪組，這要求電機的調速范圍越寬越好。以特斯拉的Model S基本款為例，電機最高轉速能達到18000轉/分鐘，這對于電力電子調速器來說是一個非常大的考驗。
4）全范圍轉換效率要求：工業電機基本都處于額定工況中運行，固定轉速、功率、環境等。而車用電機作為汽車的唯一動力源，需要應對汽車復雜多樣的運行工況，對全范圍的轉換效率要求極高。
5）高安全性，任何情況下都應確保具有高度的安全性，尤其是失效模式下可控。
6）低噪聲：包括電磁噪聲和音頻噪聲，滿足車輛電磁兼容性和駕駛舒適性需要。
6.2. 800V的扁線技術路徑：厚漆膜VSPEEK，厚漆膜性能不佳但便宜
800V被認為是下一代電動車必經之路，2019年保時捷發布全球首款800V車型Taycan。現代E-GMP5、奔馳EVA、通用第三代純電動平臺以及大眾Trinity，都選擇了800V電壓平臺。吉利SEA浩瀚平臺、廣汽、奇瑞、上汽等車企都在規劃800V的方案，800V成為車企新一輪競爭的制高點。
800V的核心優勢是快充性能提升明顯。
展開 對比分析扁線電機VS圓線電機
電驅動系統中，又以電機作為核心中的核心。電機的性能很大程度上決定了整車的性能。當前從產業化的需求來講，低成本、小型化、智能化是重中之重。
今天我們就來看看電機新技術——扁線電機的概念和定義，以及相對于傳統的圓線電機，扁線電機都有哪些優劣勢。
01
扁線電機定義
扁線電機特指定子繞組所用的導線形態發生變化，從多根細的圓線轉變成幾根粗的矩形導線，俗稱扁線。
扁線驅動電機整機結構與圓線電機沒有大的區別，基本包括鋁殼、前后軸承、定子總成、轉子總成、溫感器、旋變器、EMC部件等幾大部分。
02
扁線電機優勢
扁線電機的核心優勢在于其體積小、效率高、導熱強、溫升低、噪音小。具體展開如下：
優點①：體積小
在相同功率下，相比于傳統圓線電機，扁線電機的體積更小，用材更少，成本更低，或者相同體積，槽滿率提升，功率密度提升。
圓線變成扁線，從理論上來說，在空間不變的前提下，填充的銅可以增加20-30%。
這也意味著，某種程度上功率增加了20-30%。換言之，當功率相同時，電機的外徑和體積減小，進而減少了電機材料的用量。
有學者研究表明，永磁電機損耗由繞組銅耗、鐵耗、風磨雜散、磁鋼渦流損耗組成。
其中繞組銅耗占比50%以上，銅耗大小又和繞組電阻成正比P=I^2*R，或者Q=I^2*R*t（其中P=導線發熱功率；I=電流；R=繞組電阻；t為通電時間），減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機效率和功率密度。
展開 Hair-pin 扁線電機技術解析
電機剖面與效率損耗分布圖
什么是Hair-pin技術？
永磁同步電機，主要由定子組件、轉子組件以及其他輔助件組成。
定子組件是決定電機性能的關鍵，由定子鐵芯、繞組、引出線、以及絕緣材料組成。
就連我們漢字的“田”字，也來源于此
WLTC是即將執行的新能源油耗測試標準。與NEDC相比，WLTC在測試時間、模擬路況變化情況、怠速時間等方面都更加嚴苛，可取得較NEDC更接近實際駕駛的油耗表現。
當然，Hair-pin技術帶來的不只是高效率。
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
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Hair-pin 扁線電機技術解析
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來源：旺材電機與電控
技研丨扁線電機研發路線研究
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轉丨扁線電機研發路線研究
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扁線電機定子核心制造工藝
不積跬步無以至千里，今天不論是社會意識還是技術進步都在慢慢進步，在最追求高效節能的道路上藝達電驅動、天津松正、方正電機等生產企業并沒有停下腳步，大到扁線技術的應用落地，小到散熱降噪的精巧設計。正是這些一點又一點的技術進步，才催生了電機低效到高效的質變。
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扁線電機研發路線研究
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保時捷Taycan上的扁線電機技術
作為保時捷品牌首款純電動跑車，Taycan也具備了多方面的創新性技術，其所搭載的“扁線電機”（Hair-Pin發卡電機）不僅發揮了出色的驅動性能，更是一項將領銜下一代新能源汽車驅動系統的技術。在法蘭克福車展上，長城汽車旗下蜂巢易創及零部件供應商舍弗勒等都展示了各自扁線電機的技術實力。該技術的實力究竟幾何？為何業內普遍又將其視為開啟新電驅動時代的“鑰匙”呢？
60秒快速閱讀：
1、相比起傳統電機所采用的圓形導線，扁線電機采用的是扁平導線。其優勢在于電機體積更緊湊、更節約材料、功率更強勁。
2、扁線電機率先由國外車企發起應用，如豐田普銳斯、雪佛蘭沃藍達等。國內應用案例較少，車企尚未進行大規模采用。
3、技術層面，國內扁線電機在設計、制造、原材料等方面均面臨挑戰。產業尚未成熟，由此帶來前期應用成本高。市場成熟后，扁線電機將能降低整車成本并提升其性能。
● 何謂扁線電機？
與扁線電機相對應的就是“圓線電機”，扁線、圓線的區別就在于電機中定子繞組所用的導線的形態不同。傳統電機采用的圓形導線，而扁線電機則采用了扁平的矩形導線。
扁線電機之所以會成為未來趨勢，是由新能源汽車電驅系統發展決定的，小型化、集成化、高功率密度等特點都是新能源汽車電驅系統的演進方向。畢竟，體積大、重量大、動力弱的驅動系統在新能源汽車市場是不招待見的。
顯而易見，采用扁線可以大幅提高槽滿率（指線圈放入槽內后占用槽內空間的比例），因為圓線之間存在著空隙，而扁線則更加緊密。通俗來講，槽滿率越高，就代表著線圈中導線越多，產生的磁場會更強，那么電機的功率就會更大。
展開 新能源汽車扁線電機的繞組交流損耗分析
1．前言
永磁電機的主要功率損耗部件是鐵心，磁鋼和繞組。Hair-Pin電機在高速時有較大的繞組AC損耗，特別是發生在繞組端部的損耗。發生在端部繞組區域中的磁力線模式不同于鐵心中的繞組長度內的磁力線模式。
這些損耗可以通過直流和交流損耗來定義，直流繞組損耗很容易通過繞組的電路分析來計算，并且是算術計算。AC損耗分量是由于導體相互靠近產生的磁場的各種影響而引起的。這通常是通過創建原型和對線圈部件進行繁瑣的測量來估計的。這將使設計工作流程既昂貴又耗時。
然而，通過在JMAG中將線圈創建三維模型并進行3D的有限元分析，可以相對快速和經濟地分析AC損耗。
2．背景
（1）Bar-winding廣泛用于新能源汽車的電機設計中。
圖1 圓線繞組和扁線繞組對比
A. 優點：
1)用銅量少。
2)提高散熱性。
3)端部整齊免綁扎。
4)提高生產率。
B .缺點：存在較大渦流損耗。
（2）交流損耗的電磁場
引起交流損耗的原因主要是：漏磁通、集膚效應和臨近效應。
（3）漏磁通
漏磁通將引起線圈中的AC 損耗，它在旋轉過程分布性將變化，并且如果電流是PWM，它將具有很高的諧波分量。
（4）集膚效應
a）高速和PWM引起的高頻分量。
b）集膚效應增加了損耗。
圖2 集膚效應和頻率關系
上圖為交流電流應用于單根導線，從圖2可以看出較高的頻率如高速會導致集膚效應并增加損耗。
（5）鄰近效應
槽內的導體會產生鄰近效應。從圖3可以看出，距離越近鄰近效應越明顯，因此交流損耗也越大。
圖3 鄰近效應和距離
交流電流施加到兩根導線上。來自每根導線的磁通鏈接到另一根導線中導致了渦流。槽內的許多導體會增加AC損耗。
展開 技研丨扁線電機研發路線研究
來源：旺材電機與電控
