扁線繞組技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-05
扁線繞組技術的實例教程
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 發電設備</p><p>場景：風力發電機、小型柴油發電機組的定子繞組。</p><p>優勢：扁線繞組可減少繞組端部長度，降低發電機銅損，提升發電效率，如1.5MW以上風電發電機采用扁線技術后效率提升0.5%-1%。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">3、消費電子與家電</strong></p><p>1）. 高端家電電機</p><p>場景：滾筒洗衣機直驅電機、變頻空調壓縮機電機、吸塵器無刷電機等。</p><p>優勢：1）低噪音特性：適配家用場景，如扁線電機驅動的洗衣機噪音可降低5-10dB；2）高效節能：符合家電能效標準，如一級能效空調壓縮機采用扁線技術后能耗降低10%。</p><p>2）. 移動設備與工具</p><p>場景：電動工具（如電鉆、電鋸）、無人機驅動電機、平衡車電機等。</p><p>優勢：輕量化與高功率密度結合，提升設備續航和動力，如扁線電機驅動的無人機續航時間延長10%-15%。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">4、航空航天與特種領域</strong></p><p>1）. 航空航天電機</p><p>場景：飛機電傳操縱系統電機、衛星姿態控制電機、航天器推進系統電機。</p><p>優勢：高可靠性（扁線繞組結構更穩固，抗振動能力強）、輕量化（符合航空減重要求），如部分無人機和輕型飛機的驅動電機已采用扁線技術。</p><p>2）. 特種裝備</p><p>場景：艦艇推進電機、軌道交通牽引電機（如高鐵輔助供電系統電機）、軍工設備驅動電機。</p><p>優勢：耐高負荷、抗干擾能力強，滿足特種環境下的長期穩定運行需求。
展開 03
扁線連續波繞組
扁線連續波繞(Continuous hairpin / wave winding)的最大好處是成型后兩頭端部無需焊接，但由于該繞組型式制造工藝尚處于開發階段，尚未成為主流。
新能源汽車的動力角逐，本質是驅動電機的技術博弈！定子繞組從傳統徑向到軸向的跨越式發展，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
定子繞組技術的發展與創新
隨著新能源汽車行業的快速發展，驅動電機定子繞組技術經歷了從傳統徑向嵌裝到現代軸向嵌裝的變革。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勢，推動了新能源汽車電機性能的不斷提升。
01繞組技術發展歷程
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年發展出集中式圓線徑向嵌裝，1995年進一步發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/持續特性及NVH性能，且生產工藝難以實現高節拍自動化生產。
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潛力和更好的性能表現。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、產品設計與制造均衡度好的優勢。其繞組嵌裝所需的裝配預留空間和導體間隙小，適合大規模自動化生產。
I-pin繞組：目前以聯合電子、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、扭矩與效率性能優異。
展開 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所示為聯合電子開發的圓線/扁線徑向嵌裝繞組）。
從1888年開始，工業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年發展出集中式扁線繞組以及分布式波繞扁線繞組。
展開 
扁線繞組技術的最新內容
基地采用220扁線繞組技術和雙面冷卻碳化硅控制器，電機功率密度提升20%，系統效率達99.2%。首條生產線目前已完成調試并下線首臺樣件，其余產線將于三季度陸續投產，產品覆蓋驅動電機、電控系統及多合一總成。該項目是重慶新能源汽車產業鏈的重要補鏈工程，將助力西南地區形成“電驅-電池-整車”閉環生態。
15.
同時聚焦扁線繞組這一前沿技術，詳解其在新能源汽車、工業設備等領域的規模化應用，揭秘高功率密度、低損耗等核心優勢，助你全面掌握電機運維與升級關鍵知識。
早期以分布式圓線徑向嵌裝為主，1942年發展出集中式圓線徑向嵌裝，1995年進一步發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/持續特性及NVH性能，且生產工藝難以實現高節拍自動化生產。
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。
來源：
RIO電驅動
定子繞組是提高電機效率
從行業標桿豐田 Prius 的歷代技術可以看出，高速化和扁線繞組技術是未來驅動電機的技術發展趨勢。最新的 Prius2017 使用的就是扁線繞組，最高轉速達到了17000r/min，對應的電頻率達到了 1133Hz。
扁線電機的核心優勢在于可以通過提升滿槽率提升能量密度，傳統的繞組為多根細圓線，扁線繞組變成幾根粗的矩形導線。
比亞迪扁線電機示意圖
正如此前所說，從結構和工作原理的復雜程度上，「EHS系統」或許并不那么驚艷，但在這套系統的背后有著幾項比較關鍵的技術，包括但不限于：
「扁線電機」：「EHS系統」中的「電機」采用了扁線成型繞組技術，從官方數據來看，「電機」的最高效率達到了97.5%，額定功率提高32%，高效區間（效率大于90%的區間）占比高達90.3%，質量功率密度達到
1 驅動電機定子繞組的定義與功能 定子繞組是新能源車用驅動電機的動力心臟，通常指由多個線圈或者線圈組通過不同的繞制方式構成的對稱電路連接回路。如圖1，圖2所示，由聯合電子自主開發的分離式驅動電機定子繞組。在驅動工況下，當外部的電能通過高壓線束連接到定子繞組的輸入端子時，定子繞組可以將輸入的電能轉換成磁能并存儲在定轉子氣隙中，最終轉換為機械能提供驅動力。 2 驅動電機定子繞組技術的發展 電機繞組的發
“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稱。電機繞組根據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
1 驅動電機定子繞組的定義與功能
這一先進電驅動產品可確保電機平穩安靜地運行，而其發卡式扁線定子繞組電機技術提供卓越的性能表現和出色的噪聲、振動與聲振粗糙度。
到2025年之前，博格華納的iDM電驅動系統還將提供峰值功率達到300kW、峰值扭矩達到4500N.m的產品。
值得一提的是，iDM模塊中使用的所有組件均為博格華納全自主研發的成熟技術，且都可作為高集成模塊或獨立新能源汽車驅動系統解決方案。
