淘汰发卡扁线（Hairpin）？是变形利兹线（Form Litz Wire）还是增材制造？

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直焊性Litz Wire目前在汽车电机中肯定是未被采用，个中原因也很简单，那就是还不够成熟，这也正是金杯电磁线开发CuO覆盖Litz Wire的原因......

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假设CuO在Litz Wire挤压成方的过程中出现部分破损，也就是相当于绝缘性能下降（甚至局部直接导通），那么是不是就意味着Litz Wire失效呢？我看未必！

也就是我认为即使CuO出现程度不同的破损，对于Litz Wire的降涡流性能也可能影响并不大，这要通过实际装机测试来进行最终判定。

总之，CuO覆盖Litz Wire是有很大的实用价值。

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如何用瞬态有限元计算CuO薄膜不同绝缘性能下面对AC Loss的影响？这是一个计算规模庞大的问题！

如果用3D有限元，那么槽内换位、端部换位等都可以精确模拟，但是，由于薄膜厚度很小，必然会导致网格密度极大，也就是节点、单元数量极其巨大，仿真计算非动用超算不可。

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Fluxmotor 2022.2版本新推出了一个计算AC Loss的所谓混合有限元方法FE-Hybrid


AC losses in winding are computed without representing the wires (strands, solid conductors) inside the slots.

Since the location of each wire is accurately defined in the winding environment, sensors evaluate the evolution of the flux density close to each wire. Then, a postprocessing based on analytical approaches computes the resulting current density inside the conductors and the corresponding Joule losses.

The wire topology can be “Circular” or “Rectangular”.
There can be one or several wires in parallel (in hand) in a conductor (per turn).

This new method of computation is available for all the machines:

Synchronous Machines with Permanent magnets – Inner and outer rotor or Reluctance Synchronous Machines – Inner rotor, when running the test “Working point – Sine wave – Motor – I, Ψ, N” to characterize the behavior of the synchronous machines, operating at the targeted input values I, Ψ, N (Magnitude of current, Control angle, Speed).

Induction Machines with squirrel cage – Inner and Outer rotor, when running the test “Working point – Sine wave – Motor – U, f, N” to characterize the behavior of the induction machines, operating at the targeted input values U, f, N (Line-Line voltage, Power supply frequency, Speed).

This method leads to more accurate results with lower computation time. This is a good trade off between accuracy and computation time.

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混合有限元方法FE-Hybrid，计算速度超快！

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试用了一下Motor CAD的混合有限元法计算AC Loss，速度超级快，但是计算结果与全有限元法差距很大！2种方法计算的结果都很让人怀疑。

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这是不勾选“考虑绑扎影响”时的计算结果，几乎没有AC Loss了

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铜丝表面涂硼，形成薄层无机绝缘层，效果可能比CuO半导体层更好！

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硼砂处理(borax coating)

在盘条(线坯)表面涂覆一层拉拔时作为润滑载体的硼砂，是拉丝前的准备工序之一.

硼砂的涂覆在硼砂溶液中进行。硼砂溶液一般用10水硼砂Na2B4O7·10H2O配制，浓度约为15±2%。为了改善涂层的性能，保证它与基体结合牢固，提高拔后钢丝的防锈能力以及消除硬水带来的沉淀，可在溶液中加入约为硼砂重量5%的硼化稳定剂等添加剂。硼砂溶液的pH值应保持在9.2～9.3之间。工作温度为80～95℃，在实际生产中常控制在接近其沸点的温度即90～95℃之间。溶液温度高有利于对盘条表面的残酸进行充分的中和、增加硼砂在水中的溶解度和均匀度以及提高涂层后盘条的表面温度而易于烘干。处理时间主要取决于盘条达到溶液温度的时间。

成卷处理时一般为3～10min，展开处理时若为细线坯且经过预热，则涂层时间只需要30s左右，因此可以用在连续生产线上。盘条经硼砂处理后要烘干，并需严格控制温度和时间，以保证在硼砂溶液蒸发和烘干结束时能获得润滑性能好和腐蚀性小的5水硼砂涂层。一般烘干温度为120～150℃，时间为10～15min。也可在200～280℃之间进行快速烘干。但烘干温度过高、时间过长、硼砂会大量失水，同时体积膨胀，形成粉末状涂层，于质量不利。硼砂涂层的缺点是容易发生潮解而丧失良好的涂层性能，故要注意防潮.

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经过酸洗和水洗的钢丝，表面会很光滑，光滑的钢丝表面对润滑剂的附着非常不利，润滑不好就无法保证拉拔的顺利进行。连续拉拔过程第一道次的润滑质量尤为重要，为了促进钢丝的顺利拉拔，避免多道次拉拔润滑条件恶化，对酸洗后的钢丝必需进行表面涂层处理。涂层要求与钢丝基体有一定的结合力，而且要求有一定的抗热性，以免在拉拔过程高温下润滑层破坏，同时要求涂层有足够的塑性，能随钢丝一期延展，始终覆盖在钢丝表面。涂层又是钢丝和润滑剂之间的介质，易于吸附润滑剂，提高润滑效果。

镀铜焊丝常用的润滑涂层是石灰涂层和硼砂涂层。

硼砂是一种强碱和弱酸生成的盐，在不同的温度条件下会含有不同的结晶水，因此硼砂有一定的弱碱性。随着温度的升高，硼砂的溶解度随之提高。硼砂涂层可以中和酸洗后钢丝表面的残酸，又可以作为润滑及润滑剂的载体。

在硼砂溶液中添加甘油可以提高硼砂的溶解度，在硼砂溶液中加入一定量的磷酸三钠可以使硼砂有较好的附着力。硼砂在焊接中可以起到溶剂作用，有利于焊接。

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磷化（phosphorization）是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化膜。

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本来在“电动汽车”板块呆的好好的，这个帖子已经被第2次挪动板块位置了.......

小飞侠070707

zengxiaodong 发表于 2022-9-22 16:48
上2楼英文文献中的分裂扁线绕组，真的能显著减小交流损耗吗？

请问这个环流产生的原理是什么？这种并联的方式再圆线电机中不是经常用嘛，很多电机都是多线并绕的。

zengxiaodong

小飞侠070707 发表于 2023-2-2 17:18
请问这个环流产生的原理是什么？这种并联的方式再圆线电机中不是经常用嘛，很多电机都是多线并绕的。

环流产生的机理请参看《电机设计》教科书。

经常应用的并联（并绕）圆绕组，肯定100%也是会产生环流的，无非是环流的大小而已，如果环流足够小，小到可以忽略，也就近似于无环流了。

zengxiaodong

在RIO电驱动公号中《扁线的壁垒、定价模式和发展空间测算》一文提到扁线的加工费。



那可真是赔了夫人又折兵！既增加槽满率20%~30%也就是铜用量增加这么多，还每公斤的铜增加了加工费10元钱，看来扁铜线厂家都把用户当成了冤大头！

zengxiaodong

在《800V架构下，扁线电机该怎么“绕”？》中，提到了扁线换位绕组。





在2021年全球新能源汽车前沿及创新技术评选中，由哈尔滨理工大学申报的《汽车驱动电机扁线绕组换位技术》能有效减小环流和涡流损耗，可以省去槽部插线、端部扭转、焊接等复杂工艺，有望成为驱动电机第三代绕组引领技术。

zengxiaodong

哈尔滨理工大学的扁线换位，真正是触及了问题的本质，只有想尽办法将等效的扁线层数增加到40~50层，才能解决AC Loss超高的问题！

zengxiaodong

很多介绍扁线绕组优点的文章，都提别喜欢提槽满率可以增加20%~30%云云，似乎有了这一条就可以包打天下下。

其实，就算槽满率可以增加到127%，那又如何呢？就算极端情况下，绕组的直流电阻仍然不能降低一半！可是，根据本帖99楼的实例，绕组的交流电阻那可是轻轻松松就会比直流电阻翻倍，甚至翻几倍呢。

zengxiaodong

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上贴图片以及本帖图片引自 Mr 晋 玩转电机设计 公众号中的《【DOE】橡树岭无重稀土高速驱动电机进展-2022》一文，特此说明！




补充内容 (2023-3-20 13:56):
0.25mm厚的FEP聚全氟乙丙烯绝缘