扁线电机多层导体设计浅析

扁线专栏

扁线电机与圆线电机的区别在于铜线的成形方式，扁线有利于电机槽满率的提升，一般圆线电机的槽满率为40%左右，而扁线电机的槽满率能达到60%以上。槽满率的提升意味着在空间不变的前提下，可以填充更多的铜线，产生更强的磁场强度，提升功率密度。基于目前扁线的发展趋势，旺材电机与电控特为粉丝开设扁线专栏以便大家交流。

驱动电机作为新能源汽车的核心零部件，相当于传统汽车的发动机，为整车提供动力输出，其性能的好坏将直接影响到整车的性能，因此对于驱动电机的研发和制造受到了全球各大整车厂和零部件巨头的广泛关注。根据新能源汽车对于续航里程、加速性、低成本和舒适性的需求，可总结出对驱动电机两高和两低的技术需求，即高效率、高功率密度、低成本和低噪声。为了满足以上技术需求，各国的工程技术人员，可以说是想尽了各种方法提升驱动电机的性能，而扁铜线绕组技术，被广泛认为是驱动电机技术未来的主要发展方向之一。

与传统的圆铜线绕组电机相比，扁铜线绕组电机在效率、功率密度、成本和噪声方面的表现都要更加优异，符合驱动电机的技术发展方向。

从图中我们可以看出由于采用了方形的扁铜线绕组，定子槽内可以布置更多的铜导体，提升电机的槽满率，目前华域电机设计的Hair-pin扁铜线绕组电机的槽满率可以达到90%以上，而传统的圆铜线绕组电机的槽满率在75%左右。

扁铜线绕组和圆铜线绕组示意图

绕组设计及集肤效应

集肤效应：当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，也就是说电流集中在导体外表的薄层，越靠近导体表面，电流密度越大，导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。这一现象也称为趋肤效应(skineffect)。

高转速下，集肤效应会降低有效的通电铜线面积，绕组等效电阻增加，损耗增加；

转速越高，导体发热越不均匀，增加了绝缘漆皮附近的热负荷；

同相同槽绕组b的集肤效应比异相同槽绕组a要严重。

扁铜线绕组集肤效应和临近效应

多层扁线导体设计结构图

多层扁线导体绕组对电机性能的影响

峰值性能（相同峰值持续时间）：

恒扭矩区输出能力：

低速区：4层>6层>8层

高速区：8层>6层>4层

4层、8层电机效率map差值

工艺方面，国内企业都采用了主流的hair-pin工艺，绕组技术突破8层，目前具备量产8层扁线电机能力的第三方有3家：方正电机、天津松正、华域电动。装配生产线方面，扁线电机装配可分为定子、转子、合装三大工艺环节，其中转子线和合装线相对简单，而定子装配线由于有很多道复杂工序，所以是技术难度最大的环节，目前国内的豪森股份和克来机电具备扁线电机定子装配线的承接能力，今天就先说这么多吧，改天接着聊。

审核编辑 ：李倩