發卡繞組的案例
新功能 | 解鎖Ansys Maxwell 2021 R1新版功能要點
發卡繞組UDP
UDP功能是用戶自定義建模，Maxwell內部嵌入多個模型庫，用戶在UDP界面中輸入一些模型的關鍵參數，軟件會自動生成完整的幾何模型。新版本中UDP新增發卡式繞組的模型庫，支持整數槽發卡式繞組建立（具有多個閉合線圈回路的繞組，一個槽多個線圈）和分數槽發卡式繞組的建立（連接所有同相位線圈的一組或兩組繞組，繞組引線延伸到外部）。同時提供與MotorCAD之間的無縫連接，創建發卡繞組電機模型，生成的模型在Maxwell中可高效率的劃分網格。
GPU功能增強
隨著電腦的發展，GPU的功能越來越強大，用戶可以選擇使用GPU輔助加速求解。新版本中GPU計算功能得到增強，GPU可以支持更多的3D求解器：渦流場、靜磁場、瞬態磁場、靜電場、直流傳導場、瞬態電場、交流傳導場（未來版本）。由下表可以看出，使用GPU加速100萬左右的網格并沒有明顯的效果，但是對于150萬甚至更多的網格，使用GPU求解速度明顯增加，最高可以提速4倍左右。
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發卡繞組UDP
UDP功能是用戶自定義建模，Maxwell內部嵌入多個模型庫，用戶在UDP界面中輸入一些模型的關鍵參數，軟件會自動生成完整的幾何模型。新版本中UDP新增發卡式繞組的模型庫，支持整數槽發卡式繞組建立（具有多個閉合線圈回路的繞組，一個槽多個線圈）和分數槽發卡式繞組的建立（連接所有同相位線圈的一組或兩組繞組，繞組引線延伸到外部）。同時提供與MotorCAD之間的無縫連接，創建發卡繞組電機模型，生成的模型在Maxwell中可高效率的劃分網格。
GPU功能增強
隨著電腦的發展，GPU的功能越來越強大，用戶可以選擇使用GPU輔助加速求解。新版本中GPU計算功能得到增強，GPU可以支持更多的3D求解器：渦流場、靜磁場、瞬態磁場、靜電場、直流傳導場、瞬態電場、交流傳導場（未來版本）。由下表可以看出，使用GPU加速100萬左右的網格并沒有明顯的效果，但是對于150萬甚至更多的網格，使用GPU求解速度明顯增加，最高可以提速4倍左右。
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發卡繞組UDP
UDP功能是用戶自定義建模，Maxwell內部嵌入多個模型庫，用戶在UDP界面中輸入一些模型的關鍵參數，軟件會自動生成完整的幾何模型。新版本中UDP新增發卡式繞組的模型庫，支持整數槽發卡式繞組建立（具有多個閉合線圈回路的繞組，一個槽多個線圈）和分數槽發卡式繞組的建立（連接所有同相位線圈的一組或兩組繞組，繞組引線延伸到外部）。同時提供與MotorCAD之間的無縫連接，創建發卡繞組電機模型，生成的模型在Maxwell中可高效率的劃分網格。
GPU功能增強
隨著電腦的發展，GPU的功能越來越強大，用戶可以選擇使用GPU輔助加速求解。新版本中GPU計算功能得到增強，GPU可以支持更多的3D求解器：渦流場、靜磁場、瞬態磁場、靜電場、直流傳導場、瞬態電場、交流傳導場（未來版本）。由下表可以看出，使用GPU加速100萬左右的網格并沒有明顯的效果，但是對于150萬甚至更多的網格，使用GPU求解速度明顯增加，最高可以提速4倍左右。
展開 新能源汽車電機驅動系統關鍵技術展望
（一）扁銅線技術
發卡式(也稱為扁銅線)定子繞組如圖1所示。采用發卡式定子繞組可以提高電機定子的槽滿率，從而提高電機的功率密度。此外，發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。當前該類電機的生產技術、設備和專利，主要由日本、意大利和德國等傳統汽車強國所引領。從2018年開始，國內的深圳市匯川技術有限公司、松正電動汽車技術股份有限公司等電動汽車零部件供應商也陸續發力，推出了自己的扁銅線電機產品。
然而，相對于傳統圓銅線繞組而言，扁銅線繞組的高頻趨膚效應顯著。對于大功率驅動電機，發卡式定子繞組帶來的環流損耗也更加突出[7,8]。發卡式繞組的生產工藝復雜，扁銅線彎折后絕緣層容易損壞產生缺口或破面。降低發卡式定子繞組的趨膚效應和渦流損耗是當前研究的熱點。提高發卡式定子繞組的材料加工技術和制造精度將有利于該項技術國產化的推廣。
圖1 發卡式(扁銅線)定子繞組
（二）多相永磁電機技術
多相電機在輸出相同功率時的母線電壓低于傳統的三相電機，且具有更小的轉矩脈動和更強的容錯能力[9]，因此適用于對噪聲、振動、聲振粗糙度（NVH）要求高的新能源汽車電驅系統[10]。以雙三相永磁同步電機為例，電機的兩套繞組在空間上相距30°電角度，消除了5次與7次諧波磁勢，大大減少了電機的轉矩脈動[11,12]。同時，雙三相永磁同步電機兩套繞組采用隔離中線設計，相比4相與5相電機，降低了系統的階次，便于分析與控制，在電機與控制器發生故障時，控制算法不需要大的更改即可實現電機系統的容錯運行控制，因此雙三相永磁同步電機也成為了新能源汽車電機驅動系統研究的熱點。
（三）永磁同步磁阻電機技術
永磁同步磁阻電機是“永磁同步電機+磁阻電機”的融合，與傳統永磁同步電機相比，其永磁體磁鏈較小、磁阻轉矩較大，是一種少稀土/無稀土永磁電機方案。
展開 
新能源汽車電機驅動系統關鍵技術展望
（一）扁銅線技術
發卡式(也稱為扁銅線)定子繞組如圖1所示。采用發卡式定子繞組可以提高電機定子的槽滿率，從而提高電機的功率密度。此外，發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。當前該類電機的生產技術、設備和專利，主要由日本、意大利和德國等傳統汽車強國所引領。從2018年開始，國內的深圳市匯川技術有限公司、松正電動汽車技術股份有限公司等電動汽車零部件供應商也陸續發力，推出了自己的扁銅線電機產品。
然而，相對于傳統圓銅線繞組而言，扁銅線繞組的高頻趨膚效應顯著。對于大功率驅動電機，發卡式定子繞組帶來的環流損耗也更加突出[7,8]。發卡式繞組的生產工藝復雜，扁銅線彎折后絕緣層容易損壞產生缺口或破面。降低發卡式定子繞組的趨膚效應和渦流損耗是當前研究的熱點。提高發卡式定子繞組的材料加工技術和制造精度將有利于該項技術國產化的推廣。
圖1 發卡式(扁銅線)定子繞組
（二）多相永磁電機技術
多相電機在輸出相同功率時的母線電壓低于傳統的三相電機，且具有更小的轉矩脈動和更強的容錯能力[9]，因此適用于對噪聲、振動、聲振粗糙度（NVH）要求高的新能源汽車電驅系統[10]。以雙三相永磁同步電機為例，電機的兩套繞組在空間上相距30°電角度，消除了5次與7次諧波磁勢，大大減少了電機的轉矩脈動[11,12]。同時，雙三相永磁同步電機兩套繞組采用隔離中線設計，相比4相與5相電機，降低了系統的階次，便于分析與控制，在電機與控制器發生故障時，控制算法不需要大的更改即可實現電機系統的容錯運行控制，因此雙三相永磁同步電機也成為了新能源汽車電機驅動系統研究的熱點。
（三）永磁同步磁阻電機技術
永磁同步磁阻電機是“永磁同步電機+磁阻電機”的融合，與傳統永磁同步電機相比，其永磁體磁鏈較小、磁阻轉矩較大，是一種少稀土/無稀土永磁電機方案。
展開 報名 | Ansys Maxwell 2021 R1及Motor-CAD V14新功能介紹
具體包括：全周期建模周期模型求解、利茲線分析功能、基于渦流場的體力密度耦合、溫度相關的鐵損BP曲線、時間平均場量輸出、渦流求解器頻率參數化、隨空間變化的材料或溫度輸入、感應電機的ECE ROM模型、ACT功能增強、發卡繞組UDP、HPC與GPU支持等；
Motor-CAD v14主要功能增強體現在Motor-CAD與Maxwell/Twin Builder的鏈接，包括Motor-CAD可以輸出更多的模型到Maxwell， Motor-CAD Lab可以調用Maxwell的計算結果來生成map圖，Motor-CAD可以輸出更多的電機FMU模型至Twin Builder系統仿真仿真。同時，Motor-CAD也增加了電磁力分析功能，包括一維和二維的電磁力諧波分析，為后續的快速NVH分析提供基礎。
展開 下午報名 | Ansys Maxwell 2021 R1及Motor-CAD V14新功能介紹
具體包括：全周期建模周期模型求解、利茲線分析功能、基于渦流場的體力密度耦合、溫度相關的鐵損BP曲線、時間平均場量輸出、渦流求解器頻率參數化、隨空間變化的材料或溫度輸入、感應電機的ECE ROM模型、ACT功能增強、發卡繞組UDP、HPC與GPU支持等；
Motor-CAD v14主要功能增強體現在Motor-CAD與Maxwell/Twin Builder的鏈接，包括Motor-CAD可以輸出更多的模型到Maxwell， Motor-CAD Lab可以調用Maxwell的計算結果來生成map圖，Motor-CAD可以輸出更多的電機FMU模型至Twin Builder系統仿真仿真。同時，Motor-CAD也增加了電磁力分析功能，包括一維和二維的電磁力諧波分析，為后續的快速NVH分析提供基礎。
展開 行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
一、車用電機本體電磁性能優化
磁鋼渦流損耗計算
發卡式繞組附加損耗計算
發卡式繞組環流計算
電機斜槽與斜極分析
電機幾何模型參數化分析
電機多目標優化分析
電機徑向電磁力分析
電機軸向電磁力計算
永磁體充磁和退磁分析
電機效率Map圖計算
永磁電機等效電路ECE模型抽取
感應電機等效電路模型抽取
二、電機NVH性能分析
電機電磁力分析與優化
電機模態分析
電機諧響應分析
電機輻射聲功率瀑布圖計算
電機聲品質分析
多學科性能優化
三、電驅動系統EMC分析
電機ECE模型抽取
電機驅動電路仿真
IGBT建模與仿真
磁性元件建模與仿真
Busbar、Cable等寄生參數抽取
傳導干擾分析
輻射干擾分析
四、電機本體快速概念設計
Motor-CAD電磁分析
展開 行業應用方案 | 電機與驅動控制系統
一
車用電機本體電磁性能優化
磁鋼渦流損耗計算
發卡式繞組附加損耗計算
發卡式繞組環流計算
電機斜槽與斜極分析
電機幾何模型參數化分析
電機多目標優化分析
電機徑向電磁力分析
電機軸向電磁力計算
永磁體充磁和退磁分析
電機效率Map圖計算
永磁電機等效電路ECE模型抽取
感應電機等效電路模型抽取
二
電機NVH性能分析
電機電磁力分析與優化
新能源汽車電驅動系統平臺化發展情況淺析
圖14 135kW電驅平臺
表3 15kW電驅平臺參數
5.2 150kW電驅動系統平臺
技術特點：
同軸行星系集成設計，結構緊湊，更易于整車布置；
殼體結構強度和NVH優化；
行星系速比可調范圍大，具有更大的扭矩容量；齒輪受載均勻且軸向載荷小，利于軸承和油封選型；
電機發卡式扁線繞組，高槽滿率、高效率軸承、少油量、總成最高效率93% ；
驅動電機定子低諧波繞組結構，轉子三段斜極式，高齒輪重合度，NVH性能優異；
電子駐車可選；
適用于搭載中高端乘用車、商務車等多種車型。
圖15 150kW電驅平臺
表4 150kW電驅平臺參數
5.3 150kW同軸電驅動橋
技術特點：
同軸式設計，尺寸更緊湊，易于整車布置；
高強度結構，與電機、橋管集成一體式設計，可搭載3.5t以下皮卡、廂貨等商用車；
驅動電機發卡式扁線繞組，高槽滿率，高效率軸承，少油量，總成最高效率93% ；
驅動電機定子低諧波繞組結構，轉子三段斜極式,高齒輪重合度，NVH性能優異；
采用高強度鋁殼體，重量更輕；
電子駐車、機械差速鎖可選。
圖16 150kW電驅系統平臺
表5 150kW電驅平臺參數
5.4 35kW減速器
技術特點：
分體式設計，可靈活搭載多種電機；
高扭矩容量，輸出扭矩可擴展至1800Nm；
極限轉速12000rpm，可擴展至14000rpm；
高齒輪重合度，NVH性能優異；
高效率球軸承，最高傳動效率98%；
適用于A00 , A0級車型。
展開 博格華納丨集成式電驅動模塊iDM
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。此外，該產品支持整車平臺各類軟件功能需求，并提供支持車輛動態和能源管理的高級版本控制器。其軟件架構符合當前市場需求，易集成于AUTOSAR等通用平臺，可滿足ASIL D安全等級需求。
為應對現代車輛系統中不斷增加的數據交換需求，博格華納的先進控制器還可與CAN，CAN FD總線和flexray配合使用。
iDM電驅動系統主要由八個模塊構成：高性能電機、傳動系統冷卻模塊、電機控制模塊、信號連接接口、高壓電源接口、傳動軸接口以及駐車鎖死系統。
iDM的核心組件——永磁同步電機、高性能電子控制模塊和高效減速機構集成在一起，盡最大可能縮減布局空間，方便整車廠在整車上布置。
博格華納iDM的三大主要模塊：
（1）高速電機：博格華納的iDM系統中的電機是最高轉速16000 rpm的永磁同步電機。可以支持更高速比從而提升輪端扭矩輸出，減小電機尺寸。該電機也采用發卡式定子繞組技術以大幅提升電機的功率密度。
憑借該項專利技術，博格華納的高速電機在噪聲、振動與聲振粗糙度等方面表現卓越。
展開 
匯川 1800 億市值登頂！15 個熱搜級動態，關乎你的行業未來！
該專利涉及電機技術領域，旨在通過創新的線圈纏繞設備提高磁場利用效率并降低繞組諧波含量。專利摘要指出，該設備包括定子夾具、繞線桿等部件，定子夾具上下對稱設置，中間固定電機定子。通過滑動桿的上下伸縮及滑塊在直線導軌上的左右滑動，電機定子與繞線桿形成交錯運動。這種交錯運動使纏繞后的銅線產生周期性的收緊放松變化，從而優化磁場在定子中的分布，提高磁場利用效率，同時降低繞組產生的諧波含量。</span></p><p><br></p><p><strong style="background-color: rgb(254, 209, 109);">3. 聯合電子推出新型UX-PIN電機技術</strong></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">2025年4月3日，聯合電子宣布推出全新的UX-PIN電機技術，進一步拓展其在新能源汽車電機領域的技術布局。UX-PIN技術融合了U-PIN與X-PIN的雙重優勢，突破了既有設計平臺的兼容性瓶頸，為客戶提供柔性升級路徑。UX-PIN電機的核心亮點包括：雙端短距拓撲架構，通過優化發卡端折彎形狀和跨層槽位連接技術，實現繞組端部高度的二次壓縮，減少空間占用并提升NVH性能；智能集成化設計，將NTC溫度傳感器、高壓出線系統與發卡繞組立體集成，簡化生產工藝并降低成本；工藝標準化突破，采用全對稱PIN線連接矩陣，提升產品一致性和可靠性。以140kW電機為例，UX-PIN相比其他繞組技術，端部高度可降低2.3mm至16.7mm，槽滿率可達68.4%，銅線耗量降低0.1kg至0.37kg，顯著提升了電機性能并降低了原材料成本。
展開 蔡蔚：下一代電驅動系統全產業鏈的關鍵技術
“發卡式”（Hairpin）繞組，特別是扁線發卡式繞組是我本世界初發明的，20年后的今天，發卡扁線繞組仍然是引領高效汽車驅動電機的先進技術。沿槽高方向布置的扁線導體層數增多有利于減低渦流擠膚效應，但卻使制造工藝變得復雜。換位扁線是值得探索的高頻電機繞組新技術。
至于I-PIN型繞組，我認為焊點太多，制造問題明顯，主要是焊點太多，端部較長。這是當年大陸公司首先提出的，并以此與雷米合資提供通用汽車的42V混合動力皮卡電機。
S型繞組，是用連續波繞的繞組方式。我常將其工藝流程比做先做“鳥籠子”，后將其沿徑向壓縮從電機定子內圓漲入定子槽。隨著電機變大徑向壓縮變得越來越難，甚至不可能。該技術是在本世紀初美國雷米公司從福特的偉世通（Visteon）公司初買的，當時只用在汽車發電機上。
這頁PPT聚焦怎樣做好扁線繞組的扁線導體？
產品制造應該注意什么？
圖示耐電暈扁線正常與失效試驗結果。高頻繞組要進行局部放電試驗， 不幸的是許多電機供應商并無試驗設備，電機繞組也就沒做PDIV和PDEV試驗就出廠了。這個視頻展示了換位扁線繞組的制造過程，視頻是我在金杯電工產線上錄制的。
值得強調，絕緣老化不全是熱老化所致，也可能源于局部電老化，怎么樣區分電老化和熱老化？燒了電機原因要搞清楚。無局部放電(無PD)是熱老化，有局部放電(有PD)應屬電老化。
實在抱歉，時間所限，今天就講到這里。我準備的PPT內容太多， 還有60多頁PPT（包括功率電子控制器的關鍵技術等）將來有機會再與大家分享。
（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，轉載請注明來源！）
展開 盤點丨中外企業主流電驅（橋）技術！
這個總成由一臺16,000rpm的高效發卡繞組電機驅動，配有一臺高功率密度電機控制器（內部集成了電子駐車模塊）和高輸出、低噪音減速器。該EDM的半軸機械輸出功率超過200kW，扭矩超過4000Nm，轉速高達每分鐘16,000轉，特別適合高端車型的動力性和最高車速要求。
12
大洋電機
大洋電機的三合一電驅動系統采用電機、電控(可帶DC-DC)、減速器集成設計，具備EMC能力強、NVH表現優良等諸多優勢，功率范圍覆蓋75-120KW。
峰值功率：35kW，峰值扭矩：125Nm，峰值轉速：8,500rpm。
2021年4月，大洋電機表示其應用于A/B級乘用車的集驅動電機、控制器和高速減速器為一體的“三合一”電驅動總成產品成功配套于長安汽車、塔塔汽車、奇瑞汽車、合眾汽車等多個客戶車型，并實現量產。此外，公司第二代“三合一”電驅動總成產品已完成規劃，并先后獲得塔塔汽車、現代汽車的定點。
......
“三合一”電驅動系統產品技術已相對成熟，更多企業在電驅動橋技術領域也展露一席之地，全球企業將如何進一步布局電動化發展？
如何在具備輕、快、好、省的優勢同時研發更輕、更節能、成本更低的集成式三合一純電驅動系統？它會給我們帶來什么弊端嗎？
展開 極氪001三電技術解析
而想要功率大一些、體積再緊湊一些，難度就相應提高了，需要從繞組上下功夫，這涉及到復雜的電磁學知識。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的效率，尤其是提高全工況下的效率。
同時，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。而扁線繞組還可以采用較扁平的匯流焊接方式，能減小無法與定子鐵芯接觸的銅線長度，同樣有利于銅線向定子鐵芯傳熱。這可以使扁銅線電機具備更好的散熱性能，讓你可以持續保持高速行駛，或者在連續的行駛中擁有更強大的再加速能力。
但除了這些好處之外，扁銅線電機也有自身的一些缺點。首先就是加工的難度更大，尤其是絕緣涂層在扁線加工過程中容易產生損壞，導致良品率偏低。而在設計中，銅線也并非越粗越好，交變的電流會集中在導體的“皮膚”上（趨膚效應），反而會導致電機在高頻率、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。
隨著繞組層數的增加，還能在一定程度上提高電機的最大功率，使極氪001(參數|詢價)的這臺電機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大。
●充電如何實現速度與兼容性的結合？
想要提高充電速度，首先要看電池能不能實現快速的充放電。極氪001選用了充電倍率達到2.2C的電芯（充電倍率是充電快慢的一種量度，它在數值上等于充電電流與電池額定容量的比值），同時在充電過程中，云端BMS系統還會對充電過程中電芯的溫度分布、電壓變化、母線電流進行全程監測，確保充電不過流不過溫，保障充電又快又安全。
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