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发卡电机是个什么鬼？ 很多人第一次听到“发卡电机”这个词语可能会觉得有点莫名奇怪，发卡怎么会和电机扯上关系呢？ 再看一张图片： 有没有找到一点感觉？ 发卡电机就是定子绕组的形状像发卡。定子制造过程中，先把绕组做成像发卡一样的形状再穿进定子槽内，再在另外一端按设计把发卡的端部焊接起来。（这不就是扁铜线电机吗？有什么新奇的？这个问题后面再回答） 单个发卡线圈： 多个发卡线圈： 目前做得最火热、成熟、出名的就是电装和雷米了。 日本电装为丰田第四代普锐斯制造的电机： 雷米的HVH250系列电机（High Voltage Hartpin定子绕组技术）典型应用于通用雪佛兰的VOLT。 这两家公司都为自家的电机申请了专利（彩蛋：需要这两份专利的朋友在留言区或者公众号留下邮箱）。 发卡电机也是扁铜线电机，扁铜线电机很多行业都有应用，比如：大功率异步电机、矿山电机、直流电机、风力发电机、火力发电机、大功率的牵引机电机、8000磅以上的绞盘电机、机车电机等等，国内也做了很多年了，说起来也挺成熟的。但是为什么发卡电机又这么火热？并且国内能做的、在批量生产的还没有呢？ 设计不同： 发卡电机匝数比传统电机少，目前最多见到一槽8匝； 发卡电机工艺上是穿线，所以槽口不需要做全开口，半开口槽有利于降低齿槽转矩； 结构不同： 发卡电机的绕组结构制造过程中是由n个发卡组成，传统扁铜线电机是成型绕组； 发卡电机受工艺和结构影响，基本上是做波绕组，传统扁铜线电机可以做叠绕组； 工艺不同： 发卡电机是穿线，然后焊接每一匝的端部，每一槽的出头数等于匝数的两倍； 传动扁铜线电机是直接将成型好的绕组放入槽中，每一槽只有两个头； 应用不同： 发卡电机目前主要应用于新能源汽车，设计上以永磁电机为主。 电机是新能源汽车驱动系统的关键，它的性能直接关系到新能源汽车整车动力性能。新能源汽车电机追求高功率、小体积、高转矩、高转速（高功率密度、高转矩密度）。新能源车用电机经过多年的发展，并伴随电机工艺及设备的成熟，电机绕组由之前的圆铜线设计逐渐向扁铜线绕组设计发展。为什么有这样的发展趋势？主要是因为发卡电机的以下优点： 槽满率高（最关键）： 发卡电机有效铜的面积可以提高20%以上，传统电机有效铜槽满率只有45%左右，发卡电机能做到70%左右。 永磁电机损耗由绕组铜耗、铁耗、风磨杂散、磁钢涡流损耗，其中绕组铜耗占比50%以上，铜耗大小又和绕组电阻成正比，减小绕组电阻能直接降低铜耗、提升电机效率和功率密度。 减小绕组电阻只能通过减小绕组长度或者加大绕组截面积。发卡电机提升槽满率能放进更多铜，增加了单匝绕组的截面积，减小电阻。 散热性好：
通过温度场仿真，相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%。 绕组端部短： 线圈端部结构更紧凑。相比散嵌绕组，端部高度低很多。
体积小： 根据电装公司的宣传资料，电机直径减小10%，轴向长度（高度）减小15%。功率密度明显提升
性价比高： 相同的性能，更小的体积，用料更少，获得更好的性价比。 事物都具有两面性，我们再看看发卡电机有没有缺点？ 工艺复杂： 发卡定子的制造工艺流程：插槽纸→制造发卡→穿发卡→端环定型→端环焊接→接星点→焊接处结缘处理。 工序多，每一步精度要求高，容错性小。 为了减小每槽导体数，一般槽数比较多，雷米电机60槽，增加了绕组制造的难度。 趋肤效应大： 频率越高，扁铜线绕组的交流铜耗会越高。 还与电磁设计有关，比如槽内磁密幅值、槽口高度等。 还与扁铜线的尺寸有关，需要寻找最佳的宽厚比。 不易系列化： 发卡电机匝数较少，调整上与电压、转速的匹配会比较困难，很难系列化。但是新能源汽车电机的型号不是很多，可能问题不大。 铜线要求高： 扁铜线折弯后绝缘层容易损坏产生缺口或破面，对铜线质量提出了更高的要求，并且发卡电机不像传统扁铜线电机在绕组成型后可以进行包裹绝缘处理。 日立金属为普锐斯电机专门开发了铜线。
设备要求高： 工序复杂、精度要求高、质量要求高、产量大，通过人工制造基本不可能实现了，需要专业高端的设备。这也是目前国内还没有产业化的一大原因。通过网络查找，暂时还未发现国内有设备供应商能做发卡电机绕组设备。国外设备又极其昂贵。 总结： 发卡电机满足了新能源汽车对电机高功率密度、高转矩密度的追求，符合行业发展的趋势，将来一定能有较大的发展空间。目前对国内电机厂来说最大的拦路虎就是工艺复杂、设备昂贵、专利保护，但是这些困难都是可以逐渐克服的，不久的将来中国一定能有比电装、雷米更好的发卡电机。
欢迎大家在留言区留言、讨论。（有谁了解发卡绕组的制造设备吗？） |
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