前言
最近常常看到介紹扁線電機的文章,為了記住知識點,我就做了這篇學習筆記。
在這個知識爆炸的時代,隻有不斷的學習和鑽研,才能不被時代所抛棄,正所謂“吾生也有涯,而知也無涯”。
值此汽車行業寒冬肆虐之際,送給所有辛苦鑽研的汽車工程師們共勉:天道酬勤,厚德載物,但行好事,莫問前程。
黑格爾說過:“存在即合理”,我們就先從扁線電機與圓線電機的對比中來探讨其存在及發展的本質特性有哪些。
扁線電機的結構示例
扁線電機通常也叫做發卡電機,就是定子繞組中采用扁銅線,先把繞組做成類似發卡一樣的形狀,穿進定子槽内,再在另外一端把發卡的端部焊接起來。
焊接完的定子端部扁線電機數模
扁線與圓線電機的優劣勢對比
同功率樣本綜合參數對比
相同矽鋼片結構下扁線繞組電機與圓線繞組電機的效率map對比如下:
扁線電機高效區面積更大,效率提升1.5%,損耗由4.5%下降至3%,下降33%!
相同矽鋼片結構下扁線繞組電機與圓線繞組電機的交流電阻與效率map對比如下:
結論:扁線繞組電機相對于圓線繞組電機,在低速下更具效率優勢。
總結
扁線電機優劣勢原理與分析解讀
綜合性能改善
散熱能力增強
體積小
扁線電機設計要點
槽口設計方案對比
繞組設計及集膚效應
多層扁線導體設計結構圖
多層扁線導體繞組對電機性能的影響
峰值性能(相同峰值持續時間):
4層繞組電機
8層繞組電機
4層、8層電機效率map差值
扁線電機的幾種繞組型式
繞組
是目前比較常見的扁線繞組形式,由于單根形狀比較像發夾,所以也叫發夾式(發卡式)繞組。該繞組型式的特點是隻需要焊接一端。
i-pin繞組
i-pin最大的特點是制造工藝簡單,一字型扁銅線直接插入定子槽内後扭頭焊接,特點是端部兩頭都需要焊接。
聯電等國際巨頭常用此方案。
/ wave 繞組
扁線連續波繞組( / wave )的最大好處是成型後兩頭端部無需焊接,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。
松正連續波繞組電機定子
代表産品:電裝公司的混動電機,用在豐田普銳斯車上。國内天津松正也開發出了連續波繞組的扁線電機。
劈拉成型扁線電機
扁線劈拉成型繞組
采用劈拉成型工藝的扁線電機,主要是應用于啟動發電機等類型的電機。
制造發卡電機的主要工藝過程
扁線電機的劣勢主要在生産制造階段:設備投入大,工序多,工藝複雜且維修性差,需要不斷提升工藝水平。
總 結
從目前實車的應用情況上看,扁銅線電機比傳統圓銅線電機有更高的持續功率,機械性能上表現出更強的魯棒性;在低速大扭矩的應用環境下,扁線方案可以使電機做得更輕、更小,能量密度更高,這都符合行業的發展趨勢。
但僅僅依靠在降低交流電阻的技術方向上繼續尋求突破,我本人暫時認為:導體的材料特性擺在那裡,僅改變物理狀态的這條路已經很窄了,潛力有限。
“電機高速化”是目前各大汽車公司貫徹最為徹底的技術路線之一,是提高電驅能量密度,降低材料成本最為行之有效的方案之一,若忽略其重要性,則其發展前景堪憂。
以此推想,如何在提高扁線電機轉速的同時,降低集膚效應損耗,以達到一個應用環境需求的性能及制造成本的平衡,是關系着扁銅線電機能否走得更遠、走得更好的關鍵所在。
除此之外,阻礙扁線電機大規模應用的多為生産工藝問題,随着機械自動化水平的提高,工藝手段的不斷進步,這些問題都是可以逐步解決的。
最後祝願所有扁線電機的工程研發人員,本着"路漫漫其修遠兮,吾将上下而求索”的求知精神,為扁線電機開拓出更加光明的未來。
編後語
我不是知識的創造者,我隻是文字的搬運工,我尊重知識産權法,希望我的編排大家能夠喜歡。
本篇文章中參考引用了如下微信公衆号的文章,需要拜讀原文的讀者請添加其微信公衆号,自行搜索。
《電機産品技術前哨》;
《驅動視界》;
《新能源汽車家園》;
引用的其他材料有:
天津松正電機公司的産品介紹,浙江方正電機公司的論壇演講材料等。
掃描知識星球二維碼,關注我的星球《電動視界》,可免費下載本文電子檔,以後就不要從微信向我要文檔啦!以後發布的文章也将在知識星球提供下載分享服務,期待大家來捧場。
我本是一個普通的求知者,在此抛轉引玉,班門弄斧,隻為求得真知,文中若有錯漏之處歡迎批評指正,歡迎讨論,所有的勘誤都是對我的幫助和支持。
有話要說...