在過去的幾年中，工業(yè)領(lǐng)域的需求更加關(guān)注更綠色、更輕、更高效、更可靠的技術(shù)，汽車、船舶和航空航天工業(yè)正在取代傳統(tǒng)的液壓、氣動和機械系統(tǒng)，這些創(chuàng)新的技術(shù)能顯著減少燃料使用/排放，電機技術(shù)正在不斷增加在這些領(lǐng)域中的作用。車輛性能對組件的功率/扭矩和質(zhì)量非常敏感，最大化功率重量比或扭矩重量比始終是運輸領(lǐng)域電機的主要設(shè)計目標。有多種方法可用于增加功率電機中的密度，簡單地說，主要操縱兩個參數(shù)來最大化它：輸出扭矩和角速度。根據(jù)洛倫茲力法，最大比值為電機轉(zhuǎn)子體積的電磁轉(zhuǎn)矩機器可以表示為磁性之間的乘積和電負載，電負載處理導(dǎo)體的電流密度依賴于冷卻系統(tǒng)。

今天，人們越來越需要強大計算工具來分析復(fù)雜熱流體現(xiàn)象，創(chuàng)新的冷卻系統(tǒng)增加電流密度，新型絕緣材料來承受的非常高溫 。另一方面，開發(fā)具有優(yōu)良特性的新材料 來優(yōu)化磁特性，以增加磁負載。角速度代表第二個參數(shù)最大化功率密度，增加它來實現(xiàn)更緊湊、更輕的設(shè)計。除了它們的磁性外，今天的電機所使用的材料必須具有良好的機械性能特性以承受當今所需的高速。除了電機機械性能的研究，在很多電力電子層面進行了改進，基于各種帶寬新功率器件市場的到來，使電機具有更高基頻。

發(fā)夾式繞組在專為高功率和扭矩密度設(shè)計的電機中得到了越來越多的應(yīng)用和發(fā)展，由于其固有的高填充因子，它們在運輸?shù)阮I(lǐng)域非常有吸引力，在這些領(lǐng)域中，這些特性被視為主要設(shè)計目標。高的工作頻率有助于為了提高電機的功率密度，但是會增加鐵芯和繞組的功率損耗 ，更快的設(shè)備換向會觸發(fā)部分放電和線圈絕緣的更快退化。影響電機的功率密度的關(guān)鍵兩個主要參數(shù)，即扭矩和速度，繞組技術(shù)是目前提高電機性能的主要瓶頸。

發(fā)夾式繞組已被開發(fā)，這些通常僅限于實心導(dǎo)體，從而導(dǎo)致高交流損耗，氣隙磁通密度主要通過改善材料的電磁特性和線性的電流密度。新的系統(tǒng)工具來改進熱管理操作條件，例如創(chuàng)新的分析工具、優(yōu)化控制。機械性能材料，例如：增加產(chǎn)量強度不影響磁性。優(yōu)化機器設(shè)計，例如：最佳極對數(shù)，互動轉(zhuǎn)換器設(shè)計。寄生效應(yīng)，例如：集膚補償效果，提高可靠性。繞線技術(shù)來降低繞組電阻，例如：通過更大的電線直徑，減少端部繞組長度。減少交流寄生效應(yīng)，例如：通過多鏈和更小的線徑，通過減少雜散電感最佳端部繞組形狀。增加填充因子，例如：通過預(yù)成型的異型線。

為了滿足在高基頻 (>1kHz) 下工作的要求，線圈通常需要多股小橫截面積或利茲線以減少損耗并具有適當?shù)慕^緣來承受邊緣的高頻率，這反過來又會導(dǎo)致整體填充不佳因素，大端繞組，更高的線圈熱阻，以及繞組故障的可能性更高。新的繞組概念需要制造技術(shù)來減輕這些要求，高可靠性和高功率密度的電機需要滿足汽車和航空航天領(lǐng)域的填充系數(shù)和低損耗要求。

結(jié)論

發(fā)夾繞組越來越多出現(xiàn)在高功率和扭矩密度設(shè)計的電機中，高填充因子使它們在汽車領(lǐng)域中非常有吸引力，在這些應(yīng)用中，這些特性被視為主要設(shè)計目標。高工作頻率也有助于提高電機的功率密度，然而，在高基頻下，發(fā)夾式繞組的特點是由于趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)導(dǎo)致焦耳損失增加。因此，這些技術(shù)是在引入新機遇的同時，仍有一些挑戰(zhàn)需要解決，這些包括制造方面、接觸過程、熱管理等。