電機繞組技術
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
電機繞組技術的實例教程
2 驅動電機定子繞組技術的發(fā)展
電機繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內的過程，從而實現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅動電機繞組技術的關鍵指標，本文中定義為裸導體截面積除以鐵芯槽截面積）。從驅動電機定子繞組技術的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術與第二代軸向嵌裝繞組技術。
第一代繞組技術：徑向嵌裝繞組
徑向嵌裝繞組是指將銅導體繞制成型后，沿定子鐵芯齒部的極靴口將繞組從徑向方向裝配進鐵芯槽內（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)電機上應用的主流繞組技術均為徑向嵌裝繞組，初期繞組技術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。
展開 2 驅動電機定子繞組技術的發(fā)展
電機繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內的過程，從而實現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅動電機繞組技術的關鍵指標，本文中定義為裸導體截面積除以鐵芯槽截面積）。從驅動電機定子繞組技術的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術與第二代軸向嵌裝繞組技術。
2 驅動電機定子繞組技術的發(fā)展
電機繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內的過程，從而實現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅動電機繞組技術的關鍵指標，本文中定義為裸導體截面積除以鐵芯槽截面積）。從驅動電機定子繞組技術的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術與第二代軸向嵌裝繞組技術。
新能源汽車的動力角逐，本質是驅動電機的技術博弈！定子繞組從傳統(tǒng)徑向到軸向的跨越式發(fā)展，Hair-pin、I-pin 等技術路線百家爭鳴。與此同時，高轉速、低成本等難題橫亙在前，電機材料與工藝該如何破局？一起探尋驅動電機技術的演進與突圍之路。
新能源汽車驅動電機
定子繞組技術的發(fā)展與創(chuàng)新
隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，驅動電機定子繞組技術經(jīng)歷了從傳統(tǒng)徑向嵌裝到現(xiàn)代軸向嵌裝的變革。目前，軸向嵌裝繞組技術已成為主流，其中Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四種技術路線各具優(yōu)勢，推動了新能源汽車電機性能的不斷提升。
01繞組技術發(fā)展歷程
第一代：徑向嵌裝繞組技術
徑向嵌裝繞組是將銅導體繞制成型后，沿定子鐵芯齒部的極靴口裝配進鐵芯槽內。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。這種技術受限于鐵芯槽口極靴形狀，影響電機的峰值/持續(xù)特性及NVH性能，且生產(chǎn)工藝難以實現(xiàn)高節(jié)拍自動化生產(chǎn)。
第二代：軸向嵌裝繞組技術
從1958年開始，軸向嵌裝繞組技術進入市場應用。該技術將扁銅線導體沿定子鐵芯端面槽口裝配進鐵芯槽內，具有更高的自動化生產(chǎn)潛力和更好的性能表現(xiàn)。目前，軸向嵌裝繞組技術主要有Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四種技術路線。
02主流軸向嵌裝繞組技術對比
Hair-pin繞組：Hair-pin繞組是目前的主流技術，槽滿率可達70%，具有電磁設計靈活、產(chǎn)品設計與制造均衡度好的優(yōu)勢。其繞組嵌裝所需的裝配預留空間和導體間隙小，適合大規(guī)模自動化生產(chǎn)。
I-pin繞組：目前以聯(lián)合電子、博世為代表。I-pin繞組無需預成型且為單槽裝配，槽滿率可達74%，功率、扭矩與效率性能優(yōu)異。
展開 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(fā)生在繞組端部的損耗。發(fā)生在端部繞組區(qū)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(chǎn)生的磁場的各種影響而引起的。這通常是通過創(chuàng)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(chuàng)建三維模型并進行3D的有限元分析，可以相對快速和經(jīng)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(yōu)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(chǎn)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(chǎn)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。
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新能源汽車驅動電機
定子繞組技術的發(fā)展與創(chuàng)新
隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，驅動電機定子繞組技術經(jīng)歷了從傳統(tǒng)徑向嵌裝到現(xiàn)代軸向嵌裝的變革。目前，軸向嵌裝繞組技術已成為主流，其中Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四種技術路線各具優(yōu)勢，推動了新能源汽車電機性能的不斷提升。
其電機采用hairpin繞組技術，提升性能和效率，但高速時需注意交流損耗問題。
永磁同步+感應異步雙電機
特斯拉Model 3性能版&Model Y：前軸采用交流異步電機，后軸采用永磁同步電機。這種搭配利用感應電機在高速、永磁電機在低速的高效區(qū)，實現(xiàn)效率互補。Model Y的扁線電機進一步優(yōu)化了體積和功率密度。
來源：
RIO電驅動
定子繞組是提高電機效率
扁線電機已經(jīng)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(chǎn)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。
扁線電機的繞組形式主要有I-pin、Hair-pin、
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10.新能源車用驅動電機定子繞組技術
主要內容：驅動電機定子繞組的定義與功能、驅動電機定子繞組技術的發(fā)展、聯(lián)合電子開發(fā)的軸向嵌裝繞組平臺...
華域專利驅動電機繞組技術（一種分數(shù)槽分布繞組）EMF波形好、繞組端部尺寸及用銅省、磁阻扭矩大、適用于機器自動下線
采用銅扁線工藝時，電機的每元件匝數(shù)等于1至3
5.2主要尺寸確定
a. 電樞外徑取值
一般情況下，根據(jù)整車尺寸需求，去除外殼厚度即得到定子鐵芯外徑。
電機機殼的厚度隨電機的外形尺寸和機殼工藝不同而不同。
電機繞組的發(fā)展史，就是研究如何將更多的銅導體更方便地嵌入到定子鐵芯槽內的過程，從而實現(xiàn)更高的槽滿率（槽滿率是表征驅動電機繞組技術的關鍵指標，本文中定義為裸導體截面積除以鐵芯槽截面積）。
繞組成型技術路徑：Hair-pin占上風，長安iDD混動系統(tǒng)選擇S-winding
根據(jù)聯(lián)合電子的文章，從驅動電機定子繞組技術的發(fā)展歷程看，可以將其劃分為第一代徑向嵌裝繞組技術與第二代軸向嵌裝繞組技術。
第一代繞組技術：徑向嵌裝繞組。徑向嵌裝繞組是指將銅導體繞制成型后，沿定子鐵芯齒部的極靴口將繞組從徑向方向裝配進鐵芯槽內。
“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。繞組是由多個線圈或線圈組構成一相或整個電磁電路的統(tǒng)稱。電機繞組根據(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，運行性能也差。目前的交流電機定子絕大部分都是采用分布式繞組
