扁銅線電機(jī)的案例
極氪001三電技術(shù)解析
●電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)又小又給力？
想要評(píng)價(jià)一款電機(jī)產(chǎn)品的好壞，扭矩、功率、效率這些基礎(chǔ)參數(shù)都是需要比較的項(xiàng)目，但提升這些參數(shù)的難度卻是有很大差異的。比如扭矩想要做的漂亮并不難，原理跟自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)從2.0L擴(kuò)大到6.0L很類似，把電機(jī)加長(zhǎng)就能實(shí)現(xiàn)。而想要功率大一些、體積再緊湊一些，難度就相應(yīng)提高了，需要從繞組上下功夫，這涉及到復(fù)雜的電磁學(xué)知識(shí)。三者中最困難的也是需要付出更多成本的，是研究如何提高電機(jī)的效率，尤其是提高全工況下的效率。
同時(shí)，扁線的使用可以讓銅線之間的間隙變少，增加相互之間的接觸面積，方便銅線上的熱量向外界傳導(dǎo)。而扁線繞組還可以采用較扁平的匯流焊接方式，能減小無(wú)法與定子鐵芯接觸的銅線長(zhǎng)度，同樣有利于銅線向定子鐵芯傳熱。這可以使扁銅線電機(jī)具備更好的散熱性能，讓你可以持續(xù)保持高速行駛，或者在連續(xù)的行駛中擁有更強(qiáng)大的再加速能力。
但除了這些好處之外，扁銅線電機(jī)也有自身的一些缺點(diǎn)。首先就是加工的難度更大，尤其是絕緣涂層在扁線加工過(guò)程中容易產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致良品率偏低。而在設(shè)計(jì)中，銅線也并非越粗越好，交變的電流會(huì)集中在導(dǎo)體的“皮膚”上（趨膚效應(yīng)），反而會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在高頻率、大電流工況下電阻的增加，使高速工況的效率不如圓線電機(jī)。
隨著繞組層數(shù)的增加，還能在一定程度上提高電機(jī)的最大功率，使極氪001(參數(shù)|詢價(jià))的這臺(tái)電機(jī)可以在尺寸上更極致，6.05kW/kg的功率密度配合200kW的最大功率、384N·m的最大扭矩，足以稱得上是又小又強(qiáng)大。
●充電如何實(shí)現(xiàn)速度與兼容性的結(jié)合？
想要提高充電速度，首先要看電池能不能實(shí)現(xiàn)快速的充放電。
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●電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)又小又給力？
想要評(píng)價(jià)一款電機(jī)產(chǎn)品的好壞，扭矩、功率、效率這些基礎(chǔ)參數(shù)都是需要比較的項(xiàng)目，但提升這些參數(shù)的難度卻是有很大差異的。比如扭矩想要做的漂亮并不難，原理跟自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)從2.0L擴(kuò)大到6.0L很類似，把電機(jī)加長(zhǎng)就能實(shí)現(xiàn)。而想要功率大一些、體積再緊湊一些，難度就相應(yīng)提高了，需要從繞組上下功夫，這涉及到復(fù)雜的電磁學(xué)知識(shí)。三者中最困難的也是需要付出更多成本的，是研究如何提高電機(jī)的效率，尤其是提高全工況下的效率。
同時(shí)，扁線的使用可以讓銅線之間的間隙變少，增加相互之間的接觸面積，方便銅線上的熱量向外界傳導(dǎo)。而扁線繞組還可以采用較扁平的匯流焊接方式，能減小無(wú)法與定子鐵芯接觸的銅線長(zhǎng)度，同樣有利于銅線向定子鐵芯傳熱。這可以使扁銅線電機(jī)具備更好的散熱性能，讓你可以持續(xù)保持高速行駛，或者在連續(xù)的行駛中擁有更強(qiáng)大的再加速能力。
但除了這些好處之外，扁銅線電機(jī)也有自身的一些缺點(diǎn)。首先就是加工的難度更大，尤其是絕緣涂層在扁線加工過(guò)程中容易產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致良品率偏低。而在設(shè)計(jì)中，銅線也并非越粗越好，交變的電流會(huì)集中在導(dǎo)體的“皮膚”上（趨膚效應(yīng)），反而會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在高頻率、大電流工況下電阻的增加，使高速工況的效率不如圓線電機(jī)。
隨著繞組層數(shù)的增加，還能在一定程度上提高電機(jī)的最大功率，使極氪001(參數(shù)|詢價(jià))的這臺(tái)電機(jī)可以在尺寸上更極致，6.05kW/kg的功率密度配合200kW的最大功率、384N·m的最大扭矩，足以稱得上是又小又強(qiáng)大。
●充電如何實(shí)現(xiàn)速度與兼容性的結(jié)合？
想要提高充電速度，首先要看電池能不能實(shí)現(xiàn)快速的充放電。
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●電機(jī)如何實(shí)現(xiàn)又小又給力？
想要評(píng)價(jià)一款電機(jī)產(chǎn)品的好壞，扭矩、功率、效率這些基礎(chǔ)參數(shù)都是需要比較的項(xiàng)目，但提升這些參數(shù)的難度卻是有很大差異的。比如扭矩想要做的漂亮并不難，原理跟自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)從2.0L擴(kuò)大到6.0L很類似，把電機(jī)加長(zhǎng)就能實(shí)現(xiàn)。而想要功率大一些、體積再緊湊一些，難度就相應(yīng)提高了，需要從繞組上下功夫，這涉及到復(fù)雜的電磁學(xué)知識(shí)。三者中最困難的也是需要付出更多成本的，是研究如何提高電機(jī)的效率，尤其是提高全工況下的效率。
同時(shí)，扁線的使用可以讓銅線之間的間隙變少，增加相互之間的接觸面積，方便銅線上的熱量向外界傳導(dǎo)。而扁線繞組還可以采用較扁平的匯流焊接方式，能減小無(wú)法與定子鐵芯接觸的銅線長(zhǎng)度，同樣有利于銅線向定子鐵芯傳熱。這可以使扁銅線電機(jī)具備更好的散熱性能，讓你可以持續(xù)保持高速行駛，或者在連續(xù)的行駛中擁有更強(qiáng)大的再加速能力。
但除了這些好處之外，扁銅線電機(jī)也有自身的一些缺點(diǎn)。首先就是加工的難度更大，尤其是絕緣涂層在扁線加工過(guò)程中容易產(chǎn)生損壞，導(dǎo)致良品率偏低。而在設(shè)計(jì)中，銅線也并非越粗越好，交變的電流會(huì)集中在導(dǎo)體的“皮膚”上（趨膚效應(yīng)），反而會(huì)導(dǎo)致電機(jī)在高頻率、大電流工況下電阻的增加，使高速工況的效率不如圓線電機(jī)。
隨著繞組層數(shù)的增加，還能在一定程度上提高電機(jī)的最大功率，使極氪001(參數(shù)|詢價(jià))的這臺(tái)電機(jī)可以在尺寸上更極致，6.05kW/kg的功率密度配合200kW的最大功率、384N·m的最大扭矩，足以稱得上是又小又強(qiáng)大。
●充電如何實(shí)現(xiàn)速度與兼容性的結(jié)合？
想要提高充電速度，首先要看電池能不能實(shí)現(xiàn)快速的充放電。
展開(kāi) 新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)展望
德國(guó)和美國(guó)汽車電子廠商聯(lián)合提出了魯棒性驗(yàn)證（RV）方法[6]，該方法已經(jīng)被英飛凌科技公司、博世集團(tuán)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體分立器件的可靠性設(shè)計(jì)分析，對(duì)于諸如電機(jī)控制器等的復(fù)雜系統(tǒng)，其適用性與有效性還在進(jìn)一步探索中。
三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)
新能源汽車采用電動(dòng)機(jī)取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力輸出部件。隨著新能源汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)寬調(diào)速范圍、高功率密度、高效率等性能要求的提高，稀土永磁體勵(lì)磁的永磁同步電機(jī)技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為新能源汽車的主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)解決方案。但是，隨著驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率密度和效率的不斷提高，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)工藝制造的永磁同步電機(jī)也逐漸難以滿足當(dāng)前市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需求，各大傳統(tǒng)主機(jī)廠和新興造車勢(shì)力迫切需要尋找新的技術(shù)解決方案。
（一）扁銅線技術(shù)
發(fā)卡式(也稱為扁銅線)定子繞組如圖1所示。采用發(fā)卡式定子繞組可以提高電機(jī)定子的槽滿率，從而提高電機(jī)的功率密度。此外，發(fā)卡式定子繞組的端部尺寸較短，因而擁有更低的銅損以及更好的散熱性能。當(dāng)前該類電機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備和專利，主要由日本、意大利和德國(guó)等傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國(guó)所引領(lǐng)。從2018年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)的深圳市匯川技術(shù)有限公司、松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司等電動(dòng)汽車零部件供應(yīng)商也陸續(xù)發(fā)力，推出了自己的扁銅線電機(jī)產(chǎn)品。
然而，相對(duì)于傳統(tǒng)圓銅線繞組而言，扁銅線繞組的高頻趨膚效應(yīng)顯著。對(duì)于大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)，發(fā)卡式定子繞組帶來(lái)的環(huán)流損耗也更加突出[7,8]。發(fā)卡式繞組的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，扁銅線彎折后絕緣層容易損壞產(chǎn)生缺口或破面。降低發(fā)卡式定子繞組的趨膚效應(yīng)和渦流損耗是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。提高發(fā)卡式定子繞組的材料加工技術(shù)和制造精度將有利于該項(xiàng)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的推廣。
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新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)展望
德國(guó)和美國(guó)汽車電子廠商聯(lián)合提出了魯棒性驗(yàn)證（RV）方法[6]，該方法已經(jīng)被英飛凌科技公司、博世集團(tuán)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體分立器件的可靠性設(shè)計(jì)分析，對(duì)于諸如電機(jī)控制器等的復(fù)雜系統(tǒng)，其適用性與有效性還在進(jìn)一步探索中。
三、驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)
新能源汽車采用電動(dòng)機(jī)取代傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力輸出部件。隨著新能源汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)寬調(diào)速范圍、高功率密度、高效率等性能要求的提高，稀土永磁體勵(lì)磁的永磁同步電機(jī)技術(shù)逐漸取代傳統(tǒng)直流電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為新能源汽車的主流驅(qū)動(dòng)電機(jī)解決方案。但是，隨著驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率密度和效率的不斷提高，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)工藝制造的永磁同步電機(jī)也逐漸難以滿足當(dāng)前市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需求，各大傳統(tǒng)主機(jī)廠和新興造車勢(shì)力迫切需要尋找新的技術(shù)解決方案。
（一）扁銅線技術(shù)
發(fā)卡式(也稱為扁銅線)定子繞組如圖1所示。采用發(fā)卡式定子繞組可以提高電機(jī)定子的槽滿率，從而提高電機(jī)的功率密度。此外，發(fā)卡式定子繞組的端部尺寸較短，因而擁有更低的銅損以及更好的散熱性能。當(dāng)前該類電機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備和專利，主要由日本、意大利和德國(guó)等傳統(tǒng)汽車強(qiáng)國(guó)所引領(lǐng)。從2018年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)的深圳市匯川技術(shù)有限公司、松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司等電動(dòng)汽車零部件供應(yīng)商也陸續(xù)發(fā)力，推出了自己的扁銅線電機(jī)產(chǎn)品。
然而，相對(duì)于傳統(tǒng)圓銅線繞組而言，扁銅線繞組的高頻趨膚效應(yīng)顯著。對(duì)于大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)，發(fā)卡式定子繞組帶來(lái)的環(huán)流損耗也更加突出[7,8]。發(fā)卡式繞組的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，扁銅線彎折后絕緣層容易損壞產(chǎn)生缺口或破面。降低發(fā)卡式定子繞組的趨膚效應(yīng)和渦流損耗是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。提高發(fā)卡式定子繞組的材料加工技術(shù)和制造精度將有利于該項(xiàng)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的推廣。
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