驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2021-10-20
驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組的實(shí)例教程
2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展
電機(jī)繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導(dǎo)體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內(nèi)的過程，從而實(shí)現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)，本文中定義為裸導(dǎo)體截面積除以鐵芯槽截面積）。從驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術(shù)與第二代軸向嵌裝繞組技術(shù)。
第一代繞組技術(shù)：徑向嵌裝繞組
徑向嵌裝繞組是指將銅導(dǎo)體繞制成型后，沿定子鐵芯齒部的極靴口將繞組從徑向方向裝配進(jìn)鐵芯槽內(nèi)（如圖3，圖4所示為聯(lián)合電子開發(fā)的圓線/扁線徑向嵌裝繞組）。
從1888年開始，工業(yè)電機(jī)上應(yīng)用的主流繞組技術(shù)均為徑向嵌裝繞組，初期繞組技術(shù)以分布式圓線徑向嵌裝繞組為主，1942年又逐漸衍生出集中式圓線徑向嵌裝繞組，隨后到1995年發(fā)展出集中式扁線繞組以及分布式波繞扁線繞組。
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電機(jī)繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導(dǎo)體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內(nèi)的過程，從而實(shí)現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)，本文中定義為裸導(dǎo)體截面積除以鐵芯槽截面積）。從驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術(shù)與第二代軸向嵌裝繞組技術(shù)。
2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展
電機(jī)繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導(dǎo)體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內(nèi)的過程，從而實(shí)現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)，本文中定義為裸導(dǎo)體截面積除以鐵芯槽截面積）。從驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術(shù)與第二代軸向嵌裝繞組技術(shù)。
新能源汽車的動(dòng)力角逐，本質(zhì)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)博弈！定子繞組從傳統(tǒng)徑向到軸向的跨越式發(fā)展，Hair-pin、I-pin 等技術(shù)路線百家爭鳴。與此同時(shí)，高轉(zhuǎn)速、低成本等難題橫亙?cè)谇埃?em>電機(jī)材料與工藝該如何破局？一起探尋驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)的演進(jìn)與突圍之路。
新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)
定子繞組技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新
隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)徑向嵌裝到現(xiàn)代軸向嵌裝的變革。目前，軸向嵌裝繞組技術(shù)已成為主流，其中Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四種技術(shù)路線各具優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了新能源汽車電機(jī)性能的不斷提升。
01繞組技術(shù)發(fā)展歷程
第一代：徑向嵌裝繞組技術(shù)
徑向嵌裝繞組是將銅導(dǎo)體繞制成型后，沿定子鐵芯齒部的極靴口裝配進(jìn)鐵芯槽內(nèi)。早期以分布式圓線徑向嵌裝為主，1942年發(fā)展出集中式圓線徑向嵌裝，1995年進(jìn)一步發(fā)展為集中式扁線繞組和分布式波繞扁線繞組。這種技術(shù)受限于鐵芯槽口極靴形狀，影響電機(jī)的峰值/持續(xù)特性及NVH性能，且生產(chǎn)工藝難以實(shí)現(xiàn)高節(jié)拍自動(dòng)化生產(chǎn)。
第二代：軸向嵌裝繞組技術(shù)
從1958年開始，軸向嵌裝繞組技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用。該技術(shù)將扁銅線導(dǎo)體沿定子鐵芯端面槽口裝配進(jìn)鐵芯槽內(nèi)，具有更高的自動(dòng)化生產(chǎn)潛力和更好的性能表現(xiàn)。目前，軸向嵌裝繞組技術(shù)主要有Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四種技術(shù)路線。
02主流軸向嵌裝繞組技術(shù)對(duì)比
Hair-pin繞組：Hair-pin繞組是目前的主流技術(shù)，槽滿率可達(dá)70%，具有電磁設(shè)計(jì)靈活、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造均衡度好的優(yōu)勢(shì)。其繞組嵌裝所需的裝配預(yù)留空間和導(dǎo)體間隙小，適合大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)。
I-pin繞組：目前以聯(lián)合電子、博世為代表。I-pin繞組無需預(yù)成型且為單槽裝配，槽滿率可達(dá)74%，功率、扭矩與效率性能優(yōu)異。
展開 “定子繞組是指安裝在定子上的繞組,也就是繞在定子上面的銅線。繞組是由多個(gè)線圈或線圈組構(gòu)成一相或整個(gè)電磁電路的統(tǒng)稱。電機(jī)繞組根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式不同，可分為集中式和分布式兩類。集中式繞組的繞制和嵌裝比較簡單，但效率較低，運(yùn)行性能也差。目前的交流電機(jī)定子絕大部分都是采用分布式繞組，根據(jù)不同機(jī)種、型號(hào)及線圈嵌繞的工藝條件，電機(jī)各自設(shè)計(jì)采用不同的繞組型式和規(guī)格”。
01
Hair pin / 發(fā)夾式繞組
Hairpin是目前比較常見的扁線繞組形式，由于單根形狀比較像發(fā)夾，所以也叫發(fā)夾式繞組。該繞組型式的特點(diǎn)是只需要焊接一端。
02
i-pin繞組
i-pin最大的特點(diǎn)是制造工藝簡單，一字型扁銅線直接插入定子槽內(nèi)后扭頭焊接，特點(diǎn)是端部兩頭都需要焊接。
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驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組的最新內(nèi)容
新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)
定子繞組技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新
隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)徑向嵌裝到現(xiàn)代軸向嵌裝的變革。目前，軸向嵌裝繞組技術(shù)已成為主流，其中Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四種技術(shù)路線各具優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)了新能源汽車電機(jī)性能的不斷提升。
來源：
RIO電驅(qū)動(dòng)
定子繞組是提高電機(jī)效率
扁線電機(jī)已經(jīng)是目前主流的電機(jī)繞組形式，與圓線相比，扁線有利于電機(jī)槽滿率的提升，一般圓線電機(jī)的槽滿率為50%左右，而扁線電機(jī)的槽滿率能達(dá)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(chǎn)生更強(qiáng)的磁場(chǎng)，進(jìn)而提升功率密度。
先看一個(gè)扁線電機(jī)定子繞組裝配過程視頻。
扁線電機(jī)的繞組形式主要有I-pin、Hair-pin、
對(duì)于大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)，發(fā)卡式定子繞組帶來的環(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)國產(chǎn)化的推廣。
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10.新能源車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)
主要內(nèi)容：驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組的定義與功能、驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展、聯(lián)合電子開發(fā)的軸向嵌裝繞組平臺(tái)...
本文通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組進(jìn)行優(yōu)化，有效降低了整車減速能量回收工況電機(jī)諧頻階次(24階、48階)引起的車內(nèi)中高頻嘯叫聲，提升了該電動(dòng)汽車車內(nèi)噪聲舒適性。本文旨在為純電動(dòng)汽車NVH性能開發(fā)和優(yōu)化提供參考與借鑒。
圖15 150kW電驅(qū)平臺(tái)
表4 150kW電驅(qū)平臺(tái)參數(shù)
5.3 150kW同軸電驅(qū)動(dòng)橋
技術(shù)特點(diǎn)：
同軸式設(shè)計(jì)，尺寸更緊湊，易于整車布置；
高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，與電機(jī)、橋管集成一體式設(shè)計(jì)，可搭載3.5t以下皮卡、廂貨等商用車；
驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)卡式扁線繞組，高槽滿率，高效率軸承，少油量，總成最高效率93% ；
驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子低諧波繞組結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子三段斜極式
如圖1，圖2所示，由聯(lián)合電子自主開發(fā)的分離式驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組。
繞組成型技術(shù)路徑：Hair-pin占上風(fēng)，長安iDD混動(dòng)系統(tǒng)選擇S-winding
根據(jù)聯(lián)合電子的文章，從驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術(shù)與第二代軸向嵌裝繞組技術(shù)。
第一代繞組技術(shù)：徑向嵌裝繞組。徑向嵌裝繞組是指將銅導(dǎo)體繞制成型后，沿定子鐵芯齒部的極靴口將繞組從徑向方向裝配進(jìn)鐵芯槽內(nèi)。
“定子繞組是指安裝在定子上的繞組,也就是繞在定子上面的銅線。繞組是由多個(gè)線圈或線圈組構(gòu)成一相或整個(gè)電磁電路的統(tǒng)稱。電機(jī)繞組根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式不同，可分為集中式和分布式兩類。集中式繞組的繞制和嵌裝比較簡單，但效率較低，運(yùn)行性能也差。目前的交流電機(jī)定子絕大部分都是采用分布式繞組
