發(fā)卡電機是個什么電機

發(fā)卡電機是個什么電機很多人第一次聽到“發(fā)卡電機”這個詞語可能會覺得有點莫名奇怪，發(fā)卡怎么會和電機扯上關(guān)系呢？再看一張圖片：有沒有找到一點感覺？發(fā)卡電機就是定子繞組的形狀像發(fā)卡。定子制造過程中，先把繞組做成像發(fā)卡一樣的形狀再穿進定子槽內(nèi)，再在另外一端按設(shè)計把發(fā)卡的端部焊接起來。（這不就是扁銅線電機嗎？有什么新奇的？這個問題后面再回答）單個發(fā)卡線圈：多個發(fā)卡線圈：目前做得最火熱、成熟、出名的就是電裝和雷米了。日本電裝為豐田第四代普銳斯制造的電機：雷米的HVH250系列電機（HighVoltageHartpin定子繞組技術(shù)）典型應(yīng)用于通用雪佛蘭的VOLT。這兩家公司都為自家的電機申請了專利（彩蛋：需要這兩份專利的朋友在留言區(qū)留下郵箱）。發(fā)卡電機也是扁銅線電機，扁銅線電機很多行業(yè)都有應(yīng)用，比如：大功率異步電機、礦山電機、直流電機、風力發(fā)電機、火力發(fā)電機、大功率的牽引機電機、8000磅以上的絞盤電機、機車電機等等，國內(nèi)也做了很多年了，說起來也挺成熟的。但是為什么發(fā)卡電機又這么火熱？并且國內(nèi)能做的、在批量生產(chǎn)的還沒有呢？設(shè)計不同：發(fā)卡電機匝數(shù)比傳統(tǒng)電機少，目前最多見到一槽8匝；發(fā)卡電機工藝上是穿線，所以槽口不需要做全開口，半開口槽有利于降低齒槽轉(zhuǎn)矩；結(jié)構(gòu)不同：發(fā)卡電機的繞組結(jié)構(gòu)制造過程中是由n個發(fā)卡組成，傳統(tǒng)扁銅線電機是成型繞組；發(fā)卡電機受工藝和結(jié)構(gòu)影響，基本上是做波繞組，傳統(tǒng)扁銅線電機可以做疊繞組；工藝不同：發(fā)卡電機是穿線，然后焊接每一匝的端部，每一槽的出頭數(shù)等于匝數(shù)的兩倍；傳動扁銅線電機是直接將成型好的繞組放入槽中，每一槽只有兩個頭；應(yīng)用不同：發(fā)卡電機目前主要應(yīng)用于新能源汽車，設(shè)計上以永磁電機為主。電機是新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵，它的性能直接關(guān)系到新能源汽車整車動力性能。新能源汽車電機追求高功率、小體積、高轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速（高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度）。新能源車用電機經(jīng)過多年的發(fā)展，并伴隨電機工藝及設(shè)備的成熟，電機繞組由之前的圓銅線設(shè)計逐漸向扁銅線繞組設(shè)計發(fā)展。為什么有這樣的發(fā)展趨勢？主要是因為發(fā)卡電機的以下優(yōu)點：槽滿率高（最關(guān)鍵）：發(fā)卡電機有效銅的面積可以提高20%以上，傳統(tǒng)電機有效銅槽滿率只有45%左右，發(fā)卡電機能做到70%左右。永磁電機損耗由繞組銅耗、鐵耗、風磨雜散、磁鋼渦流損耗，其中繞組銅耗占比50%以上，銅耗大小又和繞組電阻成正比，減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機效率和功率密度。減小繞組電阻只能通過減小繞組長度或者加大繞組截面積。發(fā)卡電機提升槽滿率能放進更多銅，增加了單匝繞組的截面積，減小電阻。散熱性好：繞組表面積大，散熱面積大；繞組匝與匝之間接觸面積大，熱傳導更好；繞組每匝之間空隙小，熱傳導更好；繞組和鐵心槽之間接觸良好，熱傳導更好；通過溫度場仿真，相同設(shè)計的扁銅線電機繞組溫升比圓銅線電機低10%。繞組端部短：線圈端部結(jié)構(gòu)更緊湊。相比散嵌繞組，端部高度低很多。體積小：根據(jù)電裝公司的宣傳資料，電機直徑減小10%，軸向長度（高度）減小15%。功率密度明顯提升性價比高：相同的性能，更小的體積，用料更少，獲得更好的性價比。事物都具有兩面性，我們再看看發(fā)卡電機有沒有缺點？工藝復雜：發(fā)卡定子的制造工藝流程：插槽紙→制造發(fā)卡→穿發(fā)卡→端環(huán)定型→端環(huán)焊接→接星點→焊接處結(jié)緣處理。工序多，每一步精度要求高，容錯性小。為了減小每槽導體數(shù)，一般槽數(shù)比較多，雷米電機60槽，增加了繞組制造的難度。趨膚效應(yīng)大：頻率越高，扁銅線繞組的交流銅耗會越高。還與電磁設(shè)計有關(guān)，比如槽內(nèi)磁密幅值、槽口高度等。還與扁銅線的尺寸有關(guān)，需要尋找最佳的寬厚比。不易系列化：發(fā)卡電機匝數(shù)較少，調(diào)整上與電壓、轉(zhuǎn)速的匹配會比較困難，很難系列化。但是新能源汽車電機的型號不是很多，可能問題不大。銅線要求高：扁銅線折彎后絕緣層容易損壞產(chǎn)生缺口或破面，對銅線質(zhì)量提出了更高的要求，并且發(fā)卡電機不像傳統(tǒng)扁銅線電機在繞組成型后可以進行包裹絕緣處理。日立金屬為普銳斯電機專門開發(fā)了銅線。設(shè)備要求高：工序復雜、精度要求高、質(zhì)量要求高、產(chǎn)量大，通過人工制造基本不可能實現(xiàn)了，需要專業(yè)高端的設(shè)備。這也是目前國內(nèi)還沒有產(chǎn)業(yè)化的一大原因。通過網(wǎng)絡(luò)查找，暫時還未發(fā)現(xiàn)國內(nèi)有設(shè)備供應(yīng)商能做發(fā)卡電機繞組設(shè)備。國外設(shè)備又極其昂貴?？偨Y(jié)：發(fā)卡電機滿足了新能源汽車對電機高功率密度、高轉(zhuǎn)矩密度的追求，符合行業(yè)