有关发卡式扁线电机应用探讨

有关发卡式扁线电机应用探讨

王蒲蕊

河南省瑞歌传动机械有限公司 河南省长垣市 邮编 453400

摘要：中国的科技事业几乎从零起步。从新中国成立初期吹响向科学进军的号角，到改革开放提出科学技术是第一生产力的论断；从党的十八大后全面实施创新驱动发展战略，到推进创新型国家建设，我国科技实力伴随经济发展同步壮大，踏上了从科技大国迈向世界科技强国的新征程。基于低速新能源电机的研究为对象，以3kw-5kw的平台技术上进行数据分析，对比扁线电机与圆线电机的优略势，以及目前需要解决的问题为目的，探讨扁线电机的发展，以及扁线电机将会被普遍应用与各行各业。

关键词：扁线电机、新能源、节能

随着社会的不断进步、科技的不断进步，能源消耗的不断增加，人们的需求不断的提高，节能与能源高效利用一直是热门话题，关于扁线电机近几年也一直是人们话题。

扁线电机目前的发展是围绕整车需求，扁线电机对传统圆线电机有无法比及的技术优势。新能源汽车目前处于快速发展时期，产品质量快速提升，消费者对性能要求越来越高。整车对电驱系统的需求主要包括：高效率，高功率密度，舒适度的体验， 高集成性和低成本；扁线电机在这多个技术指标上均高于圆线电机。

扁线电机绕组导线横截面积为四边形，与传统圆线电机不同横截面积为圆形。在扁线电机的定子组件制造过程中，需要把铜线绕组做成发卡形，通过插入方式插入定子，这种扁线电机铜线绕组形似发卡故被称为发卡电机。

但是发卡式电机目前的应用还不是很广泛，他有自己有的优缺点，扁线电机优点是材耗低、体积小、效率高、导热强、温升低、噪音小。缺点在于设计上难、工艺难、生产设备难、扁线制作工艺难且有损耗。目前一直在研究阶段，在不断的克服改善设计、工艺上的难题。

当然我们研究扁线电机是整体电机的，从电机端盖与定子的接触方式，定子的固定，铜线的选材设计，加工工艺，整体组装的每一步都还在不断的实验改进阶段，今天是在探讨扁线电机将来的一个趋势，当然了不管是在公开的资料文献还是一些专家学者的资料研究报告能查到的文件，都在分析扁线电机的的优势，但是我们还有很多的困难需要克服，这也是目前不能广泛应用的原因，大家都在分析我们在耗材上的优势与能源利用上的优势，因为同样功率的扁线电机与我们经常使用的圆线电机相比，无论是铜的耗材还是铝的耗材都会相应的减少，在圆线铜线与扁线铜线的特点上比较，相同的铜用量，扁线铜利用率更高，以3KW/4KW/5KW电机设计方向从理论上计算，扁线电机的铜耗要比相同功率的圆线电机的铜耗减少30%左右，铝的耗材理论上计算扁线扁线电机要比圆线电机的铝耗减少11%左右，同时叠高也在降低使得我们所需的硅钢的耗材也在减少，这样看来，扁线电机的材料消耗远远低于圆线电机的材料消耗，那么为什么还没有被广泛应用呢？

其实我们仅仅考虑的生产成本的一方面的因素，也是我们最容易计算的成本，但是在设计与加工工艺上远比圆线电机复杂的多，一个简单的例子，拿我们设计的5kw电驱为例，仅仅定子的磁场分析就要认真的考虑各方面的因素：极数，定子内、外径，铁心长度与铁心材料，绕组层数，气隙，槽数，铜线线规，节距，每槽导体数，槽满率，并联路数，并绕根数等都会对有所影响，接下来转子的结构，关键的因素有转子外径、转子内径、转子斜极、转子斜极角度、包括铸铝的型材等。另外的一些外部参数要求：电池电压、峰值功率、峰值功率电流、峰值扭矩、峰值扭矩电流、额定功率、额定扭矩、额定电流最高点效率、最高工作转速，以及相电阻、ld空载、额定电流密度、额定热负荷等，第一步才开始我们就要先考虑的问题。

下面的磁场图

以及转矩的波形曲线分析：

模拟计算一系列的性能数据，分析不同功率下的各数据工况，如：

然后根据相关的设计参数，计算材料消耗量：

在接下来的过程中我们还有很多的加工生产方面的因素要考虑，根据有用材质，加工工艺方面需要注意的问题，遇到的问题也在一一的进行解决。

目前研究的几个扁线电机的平台也不仅仅设计到车辆，包括扁线锥形电机也在研究阶段，可能是我们的科技水平有限，还没有更好的在各方面成熟起来，但是随着难题不断被攻克，扁线电机本身的优势所在，将来定会被广泛应用于新能源，减速机，航车，航空等各领域。