扁線電機
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-29
扁線電機的視頻教程
實戰扁線電機設計（EasiMotor Online新功能）
1、EasiMotor Online扁線電機新功能概述； 2、EasiMotor Online扁線電機新功能亮點； 3、扁線電機仿真案例分析，軟件演示； 4、問答環節。
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扁線電機的實例教程
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 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 扁線電機的高效率區間比圓線電機高出許多，圓線電機的高效區一般要求是 效率＞85%的區間占比不低于 85%，被稱為“雙 85”。而扁線電機的效率>90%的 區間占比不低于 90%，被稱為“雙 90”。電機的效率與轉速和扭矩相關，市區工況中出現的頻繁啟停工況屬于低轉速 高扭矩工況，而這正是圓線電機的低效率區間，而扁線電機在該工況下的轉換效 率更高。
優勢二：散熱性好，提升高溫動力性。 扁線電機散熱性能好，溫升相對圓線電機降低 10%。因扁線相對圓線更為緊 密的接觸，散熱性提升，研究發現高槽滿率下繞組間的導熱能力是低槽滿率的 150%。繞組在熱傳導能力上具有各向異性，軸向的熱傳導能力是徑向方向的 100 倍。更低的溫升條件下，整車可以實現更好的加速性能。
優勢三：高功率密度，整車動力更強勁。 電機的功率與銅含量成正相關，根據上汽綠芯頻道評估，扁線電機槽滿率提 升，相同體積下銅線填充量增加 20-30%，輸出功率有望提升 20-30%，整車動力 更強勁。國家政策層面倡導高電機功率密度。“十三五”規劃中提出，新能源乘用車電 機功率密度應滿足 4.0kw/kg，高于當前圓線電機約 3.5kw/kg 的水平。在圓線電機 功率密度提升進入困難模式的當前，發展扁線電機是必然之路，根據摩恩電氣的 公告顯示，當前領先企業的扁線電機的功率密度約 4.5kw/kg。
優勢四：電磁噪音低，整車更安靜。 扁線電機導線的應力比較大，剛性比較大，電樞具備更好的剛度，對電樞噪 音具有抑制作用；可以取相對較小的槽口尺寸，有效降低齒槽力矩，進一步降低 電機電磁噪音。
優勢五：小體積帶來高集成效率，契合多合一電驅發展趨勢。 因扁線更高的槽滿率，同功率電機銅線用量和對應定子較少，體積有望下降 30%。
展開 以下文章來源于馬天一，蘇千葉
，
黃麟電新研究
背景
新能源汽車扁線電機大趨勢。扁線電機具有高能量效率、高功率密度、高集成度和低成本優勢，有望快速替代傳統圓線電機。扁線電機相比傳統圓線槽滿率提升30pct，可在更小的銅線繞組和定子體積質量下實現相同電機功率，降低整車電耗同時提升續航，降低電池用量進而降低成本，同時更小電機體積有利于實現電驅系統多合一集成。同時，扁線繞線方式帶來的低內阻提升電機能量轉換效率，這也是改善整車續航和電池成本的重要因素。今年比亞迪、廣汽等快速切換扁線電機，其他待上市潛在爆款車型蔚來ET7、智己、極氪等也均采用扁線電機。
新能源車扁線有百倍市場空間。根據測算，2020年扁線電機的滲透率約為10%，疊加新能源汽車滲透率約5.4%，扁線電機的綜合滲透率不到1%。2021年特斯拉換裝國產扁線電機，電機性能進一步提升，引領電機扁線化風潮。未來新能源汽車取代傳統燃油車，扁線電機取代傳統圓線電機，扁線有百倍的市場空間。
新能源車扁線制備工藝分為三步：銅桿制備、扁導體制備、絕緣漆涂覆。大部分企業外采銅桿，僅金杯電工自制銅桿具有成本優勢；制備銅扁線有三種技術路線：連續擠壓、拉絲成形、精軋成形。連續擠壓工藝效率低，主要以拉絲和精軋工藝為主，技術路線各有優劣。
展開 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。
扁線電機的最新內容
</p><h2 class="ql-align-center"><strong style="background-color: rgb(14, 80, 83); color: rgb(255, 255, 255);">二、電機扁線繞組：規模化應用與核心優勢解析級</strong></h2><p>電機扁線繞組憑借其高功率密度、優異散熱性及低損耗等優勢，在多個領域實現了規模化應用。
2）低損耗材料：研制更低鐵損的軟磁材料和更低交流損耗的扁線電機結構。
02高效率需求趨勢
現狀及趨勢：電機效率已成為整車技術競爭的關鍵指標。特斯拉Model Y的百公里電耗達到12.7kWh/100km。華為和小米均宣稱其電機最高工作效率已超過98%，部分企業計劃在2030年推出最高效率超過99%的驅動電機。
Model Y的扁線電機進一步優化了體積和功率密度。
全新蔚來ES8：采用前180kW永磁+后300kW感應電機，系統綜合功率480kW，峰值扭矩850N·m。前后電機功率升級，體積更小，效率更高。
? 扁線電機可提高槽滿率并減少銅使用，但需關注齒形設計和排線方式，確保線圈最佳排列，以提高電機效率。
采用灌封技術
? 無框力矩電機采用灌封技術，在散熱和發熱管理方面表現突出，可以提升絕緣性能，改善光線和聲音質量。
磁鋼性能考慮溫度影響
Motor-CAD與Maxwell的接口
Motor-CAD與TwinBuilder的接口
Ansys以往工具與Motor-CAD的區別
電機電磁性能分析
電機有限元分析
支持多種運動形式
永磁電機退磁分析
電機整體充磁分析
扁線電機的渦流損耗計算
孫鴿 | 霍尼韋爾中國資深光學工程師
演講主題：掃碼槍內基于Mechanical和Zemax的聯合熱膨脹仿真分析
薛波 | 常州隆耐智能裝備有限公司總經理
演講主題：論Ansys在扁線電機正向快速研發開發中的關鍵體現
，扁線電機不僅可以提升約10%的工作效率，散熱能力也能提升10%，可以說是全方位的提升。
霍尼韋爾中國資深光學工程師
17:00-17:20
論Ansys在扁線電機正向快速研發開發中的關鍵體現
對于極氪001的另一個消費者質疑來自電機：日本電產的油冷圓線電機 or 國產威睿的水冷扁線電機？這個問題爆出來是因為電產電機申報在先，后來又申報了威睿電機，所以消費者質疑你是不是先拿“洋品牌”來做信仰加成，后來全換成國產威睿的？實際上消費者也不全是胡謅，因為電產的單電機扭矩輸出384N·m，威睿的敬畏342N·m，從數字上看就是減配了。
扁線電機已經是目前主流的電機繞組形式，與圓線相比，扁線有利于電機槽滿率的提升，一般圓線電機的槽滿率為50%左右，而扁線電機的槽滿率能達到70%以上。槽滿率的提升意味著在定子槽空間不變的條件下，可以填充更多的銅線，通過更大的電流，產生更強的磁場，進而提升功率密度。
先看一個扁線電機定子繞組裝配過程視頻。
