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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(guò)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(guò)程視頻。

從1888年開(kāi)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。

有學(xué)者研究表明，永磁電機(jī)損耗由繞組銅耗、鐵耗、風(fēng)磨雜散、磁鋼渦流損耗組成。其中繞組銅耗占比50%以上，銅耗大小又和繞組電阻成正比P=I^2*R，或者Q=I^2*R*t（其中P=導(dǎo)線發(fā)熱功率；I=電流；R=繞組電阻；t為通電時(shí)間），減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機(jī)效率和功率密度。

發(fā)電設(shè)備</p><p>場(chǎng)景：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、小型柴油發(fā)電機(jī)組的定子繞組。</p><p>優(yōu)勢(shì)：扁線繞組可減少繞組端部長(zhǎng)度，降低發(fā)電機(jī)銅損，提升發(fā)電效率，如1.5MW以上風(fēng)電發(fā)電機(jī)采用扁線技術(shù)后效率提升0.5%-1%。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">3、消費(fèi)電子與家電</strong></p><p>1）.

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(kāi)始，軸向嵌裝繞組技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用。

傳統(tǒng)的扁線電機(jī)通過(guò)焊接來(lái)連接線材Lucid連續(xù)繞組實(shí)拍繞組先單獨(dú)進(jìn)行編制，完成后被嵌入定子磁芯中，從而得到完整的定子。每個(gè)定子槽中有8根扁線，Lucid是世界上首個(gè)對(duì)8扁線進(jìn)行量產(chǎn)的廠家。最終，Lucid的定子只有24個(gè)與逆變器連接的焊點(diǎn)。

所用的灌封樹(shù)脂（膠）要求具備特性：1）固化前應(yīng)具有較好的流動(dòng)性，可滲透到繞組表面凹凸不平的縫隙中，灌封后工件外表面應(yīng)光滑平整，使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有基本相同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小電機(jī)在轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向突然變化時(shí)由于機(jī)械應(yīng)力突熱變化引起的振動(dòng)，減小冷卻介質(zhì)對(duì)電機(jī)旋轉(zhuǎn)部分產(chǎn)生的阻力。2）對(duì)電機(jī)繞組應(yīng)具有較強(qiáng)的粘接力，并具有較強(qiáng)的耐冷熱沖擊韌性和足夠高的機(jī)械強(qiáng)度。

從行業(yè)標(biāo)桿豐田 Prius 的歷代技術(shù)可以看出，高速化和扁線繞組技術(shù)是未來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。最新的 Prius2017 使用的就是扁線繞組，最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了17000r/min，對(duì)應(yīng)的電頻率達(dá)到了 1133Hz。扁線電機(jī)的核心優(yōu)勢(shì)在于可以通過(guò)提升滿槽率提升能量密度，傳統(tǒng)的繞組為多根細(xì)圓線，扁線繞組變成幾根粗的矩形導(dǎo)線。

在這方面，特斯拉的Model 3和Model Y搭載的永磁同步電機(jī)就使用了10層扁線繞組，雖然扁線繞組不一定越多越好，但在提升散熱的同時(shí)，特斯拉電耗低、極速高的優(yōu)勢(shì)，也很難說(shuō)沒(méi)有這10層扁線繞組的功勞。

3.2.2 電勵(lì)磁同步電機(jī)與同步磁阻電機(jī)區(qū)別： 1) 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，電勵(lì)磁是繞組線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)；而磁阻同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒(méi)有任何稀土和繞組，只有硅鋼片鐵芯。

如果需要高效區(qū)間在低速高矩段，即需要將銅耗設(shè)計(jì)得較低，根據(jù)銅耗理論計(jì)算公式I2R 可知需要更低的繞組電阻值，或者提高轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)來(lái)減小繞組電流，具體方法如下：1）采用集中繞組設(shè)計(jì)，縮短電機(jī)繞組端部長(zhǎng)度，電機(jī)繞組電阻R 更小。2）采用扁線繞組方案，或者其他提高槽滿率的工藝，使得繞組銅截面積更大，電機(jī)繞組電阻R 更小。

電壓振蕩幅度變大會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題，軸承電腐蝕和繞組局部放電。 軸承電腐蝕 軸電流的形成 由于電機(jī)繞組中性點(diǎn)電壓在任意時(shí)刻都不為零，在PWM變頻供電時(shí)，定子繞組與殼體、定子繞組與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與定子鐵心以及軸承形成共模通路的等效電路，即共模電壓。共模電壓的值與電機(jī)母線電壓成正比，頻率受逆變器載波頻率影響。

分析被測(cè)繞組振蕩波形與標(biāo)準(zhǔn)繞組振蕩波形之差異，即可判斷被測(cè)繞組是否存在匝間短路或匝間絕緣不良的問(wèn)題，如下圖為匝間耐電壓波形典型示意圖。

? 智能溫控：油冷+扁線組合成為主流， 電機(jī)繞組熱點(diǎn)溫度降低 18℃；數(shù)字孿生算法實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度、振動(dòng)、絕緣，預(yù)測(cè)性維護(hù)周期由 1 萬(wàn)公里延長(zhǎng) 至 4 萬(wàn)公里。電機(jī)行業(yè)已從“拼產(chǎn)能 ”進(jìn)入“拼技術(shù) ”階段。具備 800V+SiC量產(chǎn)能力、 與主機(jī)廠深度股權(quán)合作的供應(yīng)商，將在下一輪整合中繼續(xù)收割市場(chǎng)。更多精彩，敬請(qǐng)關(guān)注

其電機(jī)采用扁線繞組工藝，效率和功率密度顯著提升。 雙永磁電機(jī) 比亞迪漢：漢EV四驅(qū)版采用前后雙永磁同步電機(jī)，前置電機(jī)最大功率163kW，后置電機(jī)最大功率200kW。最高轉(zhuǎn)速15500轉(zhuǎn)/分，搭載刀片電池，NEDC續(xù)航里程550公里。其后置電機(jī)采用SIC電控，提升高溫工況下的可靠性。

電機(jī)環(huán)流計(jì)算磁鋼渦流損耗計(jì)算二維等效斜極斜槽分析效率Map圖計(jì)算繞組自動(dòng)設(shè)置Toolkit電磁力二維FFT繪制電磁力瀑布圖電機(jī)振動(dòng)與噪聲分析Ansys電機(jī)本體振動(dòng)噪聲分析解決方案? 精度高? 結(jié)果基于物理場(chǎng)? 靈活且易用

華域?qū)＠?qū)動(dòng)電機(jī)繞組技術(shù)（一種分?jǐn)?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(jī)器自動(dòng)下線采用銅扁線工藝時(shí)，電機(jī)的每元件匝數(shù)等于1至35.2主要尺寸確定a. 電樞外徑取值一般情況下，根據(jù)整車(chē)尺寸需求，去除外殼厚度即得到定子鐵芯外徑。電機(jī)機(jī)殼的厚度隨電機(jī)的外形尺寸和機(jī)殼工藝不同而不同。

（二）仿真過(guò)程模型創(chuàng)建：使用 Maxwell 的三維建模功能，按照電機(jī)的實(shí)際尺寸精確繪制定子、轉(zhuǎn)子、繞組等部件。定義材料屬性，如定子和轉(zhuǎn)子鐵芯采用硅鋼片材料，繞組使用銅材。設(shè)置激勵(lì)與邊界條件：在繞組上施加三相交流電壓源作為激勵(lì)，模擬實(shí)際運(yùn)行時(shí)的電流情況。設(shè)置合適的邊界條件，如磁力線平行邊界，以簡(jiǎn)化計(jì)算。

采用水冷技術(shù)，出于絕緣的考慮，繞組和冷卻液中間隔了一層水套，熱量傳遞效率低，難以滿足電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)下的散熱要求。

圖1 電動(dòng)勢(shì)相量圖 永磁同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)使用時(shí)，三相繞組的端電壓不能超過(guò)電源電壓，因此需要按照下式編輯出端電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 添加參數(shù)化求解器，將相電流Iprms和內(nèi)功率因數(shù)角γ兩個(gè)變量作為掃描變量，Iprms取值要覆蓋額定電流和峰值電流，γ取值0°~90°，或至少覆蓋最大轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的角度。