在電動(dòng)汽車大趨勢的背景下,電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器通過在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的使用而獲得了巨大的創(chuàng)新推動(dòng)力,增加功率密度的相關(guān)需求和降低批量生產(chǎn)成本的必要性將改進(jìn)電機(jī)繞組和相關(guān)的生產(chǎn)過程。棒繞繞組代表了具有許多優(yōu)點(diǎn)的有前途的替代方案,在發(fā)夾式電機(jī)的特殊情況下,繞組由大量涂漆銅線制成的預(yù)制元件組成,這些元件必須組裝并相互連接。與之前的生產(chǎn)鏈不同,扁平線首先被預(yù)彎曲,然后插入,最后將末端扭曲。
高效率和低成本是全電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高行駛里程和低電池成本的一些挑戰(zhàn)。對低損耗電機(jī)的最大影響是高銅槽填充系數(shù),所謂的“發(fā)夾式繞組”概念在歐洲汽車制造商中非常流行,盡管具有很有前途的特性,但電機(jī)設(shè)計(jì)工程師仍面臨許多困難,其中一些如趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致高速區(qū)域的大量損失,從而降低汽車的整體性能。
似乎有無窮無盡的電動(dòng)機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、架構(gòu)和配置,工程師面臨的眾多設(shè)計(jì)選擇之一是纏繞在定子中的銅線的形狀。比較了在電動(dòng)汽車中一些最常見的電機(jī)技術(shù)中使用扁線發(fā)夾繞組和絞合圓線:感應(yīng)、同步永磁和繞線磁場電機(jī)拓?fù)洹榱藘?yōu)化電機(jī)的效率,與圓線繞組相比,發(fā)夾技術(shù)增加了同等條件下的布線面積。在某些類型的電機(jī)中使用扁平線發(fā)夾繞組具有顯著優(yōu)勢,與平行槽配置相關(guān)的扁平線繞組的優(yōu)勢是更高的銅槽填充因子。
牽引應(yīng)用中的電機(jī)要求在功率密度和效率方面不斷提高,發(fā)夾式繞組的使用是一個(gè)相對較新的發(fā)展,并因其有益的效果而受到越來越多的關(guān)注電磁和熱性能。發(fā)夾繞組是實(shí)心導(dǎo)體,而不是傳統(tǒng)使用的絞線,因此可以實(shí)現(xiàn)高填充因子和良好的熱性能,這使得發(fā)夾繞組在需要高功率密度和效率的設(shè)計(jì)中具有吸引力。事實(shí)證明,在可用區(qū)域中塞入更多的銅線可以縮短端匝空間,減少熱量并提高扭矩和功率密度,最終可以減小給定應(yīng)用的電機(jī)尺寸。發(fā)夾式繞組方案可以更容易地加強(qiáng)導(dǎo)體之間關(guān)鍵連接的構(gòu)造,繞組也非常適合液體冷卻,這進(jìn)一步提高了性能和可靠性。
電線越粗,電阻越小,電線上的熱量損失的能量就越少,發(fā)夾電機(jī)的繞組端部尺寸比圓線電機(jī)短,降低了銅損,進(jìn)一步提高了效率,電機(jī)使用更少的能量。與沒有發(fā)夾式接線的電機(jī)相比,它增加了最大效率區(qū)的面積,兩種電機(jī)在相同工況下的平均效率差異,發(fā)夾式電機(jī)機(jī)高出1.12%。低于平均水平,兩種電機(jī)之間的效率差異可能為 2%,在低速高扭矩的工作點(diǎn),效率差異甚至可以達(dá)到驚人的10%。