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

zengxiaodong · 发表于 2022-9-16 15:07

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发卡式扁线有如下明显缺点：

1、一般要采用平行槽结构，从磁通路——电通路的空间利用来说，没有最大化利用有限空间下的磁通路、电通路；

2、由于导体数量比较少，难以最优化设计电机的电压，也难以利用铁芯叠厚变化来系列化设计生产；

3、由于扁线截面积比较大，在高频时导体内的涡流损耗很大，抵消了直流电阻降低的益处，限制了永磁电机的多极化与高速化；

4、由于难以充分换位，即使增加扁线层数，也无法解决绕组的环流问题，进一步增加了交流损耗；

5、生产上面的投资要求比较高，难以利用现有产线和设备。

综上，需要有新的技术方案来进一步提高电机的效率，可能的方案一是3D打印绕组，二是变形利兹线Form Litz Wire。目前3D打印似乎有点遥远，那么变形利兹线会是一个可行技术路径吗？

欢迎大家讨论

新的利兹线电机绕组技术将电机损耗降低 25%.png

zengxiaodong · 发表于 2022-9-16 15:41

先来看看3D打印绕组，可见层数很多，而且没有端部焊接。

zengxiaodong · 发表于 2022-9-16 16:03

Reduction of winding AC losses by accurate conductor placement in High frequency.rar (4 MB, 下载次数: 71)

Reduction of winding AC losses by accurate conductor placement in High frequency.rar (1.88 MB, 下载次数: 55)

补充内容 (2022-9-21 09:21):
在电机设计中，功率密度的增加已成为主要研究课题之一。由于高功率密度电机的大部分功率损耗通常是在定子绕组组件中产生的，因此有必要降低这些损耗。槽中绞线和线束位置对绕组交流损耗的影响往往被忽视。本文以...

补充内容 (2022-9-21 09:22):
本文以一台现有的高频电机为例，分析并深入了解这些影响。利用精密3D打印的快速发展，我们发现并通过实验验证，通过控制插槽顶部导线的位置，可以显著降低交流损耗。

zengxiaodong · 发表于 2022-9-17 11:25

zengxiaodong · 发表于 2022-9-17 11:28

该硕士论文是CAJ格式的，需要有阅读器才可查看，请自行斟酌下载。

基于利兹线的电动汽车用永磁电机设计.part1.rar (4 MB, 下载次数: 86)

基于利兹线的电动汽车用永磁电机设计.part2.rar (950.02 KB, 下载次数: 77)

zengxiaodong · 发表于 2022-9-17 11:39

别闹丶我会飞 · 发表于 2022-9-17 15:26

有一点好奇这种利兹线是怎么做绝缘和耐压的

zengxiaodong · 发表于 2022-9-18 07:47

看一下这个帖子的113楼，感想良多！

https://bbs.simol.cn/thread-53665-6-1.html

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FZLLDXHZ · 发表于 2022-9-18 09:29

老师英文文献损坏了

zengxiaodong · 发表于 2022-9-18 09:45

FZLLDXHZ 发表于 2022-9-18 09:29
老师英文文献损坏了

我刚下载试了一下，文件没有损坏，可以正常解压。

问题是：文件名太长了，导致分不清第1部分、第2部分。

解决办法：点击大文件进行解压，提示需要第2部分时，浏览选择小文件，即可顺利解压；或者改名成a.part1.rar和a.part2.rar，即可解压。

zengxiaodong · 发表于 2022-9-18 13:16

经过计算对比，Form Litz Wire几乎在各个性能指标上都要好于HairPin Winding

无标题1.png

Comparison of Stator Winding Technologies for High-Speed Motors in Electric Prop.pdf (1002.38 KB, 下载次数: 66)

补充内容 (2022-9-21 09:33):
定子绕组是提高电机效率、寿命、体积以及成本的关键因素。因此，必须选择合适的绕组技术和适当的设计，以满足运输电气化定义的挑战性要求。本文比较了用于推进应用的高速电机的定子绕组技术。将汽车应用中最常用的绕组配置（如绞合线和发夹）与具有成型litz线的创新绕组解决方案进行了比较。通过比较不同绕组结构的主要优点，如相电阻、交流损耗因数和热性能，进行分析。明确设计用于分析的参考机器是一台24 krpm永磁辅助同步磁阻电机，其峰值功率为200 kW。性能评估由分析和数值电磁和热模拟支持，突出了每个设计解决方案的主要特点。

补充内容 (2023-5-24 08:50):
连接FLW线棒以形成绕组是使用BRUSA的专有技术实现的，该技术无法公开。

zengxiaodong · 发表于 2022-9-18 17:23

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-9-18 17:24 编辑

发一篇关于电机绕组增材制造方面的博士论文

无标题.png

a.part3.rar (2.7 MB, 下载次数: 35)

a.part2.rar (4 MB, 下载次数: 40)

a.part1.rar (4 MB, 下载次数: 35)

zengxiaodong · 发表于 2022-9-19 10:05

很多人都百思不得其解，https://bbs.simol.cn/thread-53500-5-1.html，这篇帖子怎么会评为2级精华帖？居然还堂而皇之收录进了《西莫电子期刊》创刊号，也就是第1期！

无标题1.png

电机设计中的槽满率问题探讨.pdf (1.5 MB, 下载次数: 87)

要是深刻理解了该贴的内容，就能洞见汽车电机出现扁线的根源。

zengxiaodong · 发表于 2022-9-19 10:10

在楼上精华帖子的第83楼，居然有人脑洞大开，预见到了今天变形利兹线的出现，可谓神奇之至！

无标题.png

zengxiaodong · 发表于 2022-9-19 16:44

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-9-19 20:46 编辑

别闹丶我会飞发表于 2022-9-17 15:26
有一点好奇这种利兹线是怎么做绝缘和耐压的

丝与丝之间的绝缘是次要的，成形以后的绝缘有很多种方式解决。

无标题.png

NEWT-Benefits-of-Preformed-Litz_FINAL.pdf (2.09 MB, 下载次数: 72)

zengxiaodong · 发表于 2022-9-19 20:48

某公司高频Litz线样本

无标题.png

EE_Litz-wire_brochure_eng.pdf (815.96 KB, 下载次数: 52)

zengxiaodong · 发表于 2022-9-20 09:18

关于扁线电机的涡流损耗仿真，中外文献中的错误结果可谓比比皆是，因此有人感叹“不同软件计算结果都不一样，损耗是需要标定的。”

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Challenges and Future Opportunities.pdf (837.92 KB, 下载次数: 48)
《扁线电机技术的机遇和挑战》

zengxiaodong · 发表于 2022-9-20 12:19

又一篇错误的电密分布

错误的电密分布.png

Hairpin Windings：Sensitivity Analysis and Guidelines to Reduce AC Losses.pdf (1.2 MB, 下载次数: 38)
《发卡绕组：敏感度分析及降低交流损耗指南》

zengxiaodong · 发表于 2022-9-20 16:11

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-9-20 18:49 编辑

六边形连续体导线的集肤效应和邻近效应改善分析模型

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Improved Continuum Skin and Proximity Effect Model.pdf (528.66 KB, 下载次数: 27)

这项工作给出了“有效”复值磁导率和电导率的近似但封闭的表达式，表示六边形填充导线绕线线圈中的邻近效应和集肤效应损耗的影响。与有限元结果相比，有效磁导率的精度得到了提高，有效电导率的表达式也得到了扩展，而这一表达式以前被忽略了。然后，这些材料特性可用于2D/轴对称有限元模型，其中线圈被建模为一个粗网格、均匀区域（即无需对线圈中的每个匝进行建模）。

zengxiaodong · 发表于 2022-9-20 17:25

Simple Fully Analytical Copper Loss Model of Litz wire.pdf (406.35 KB, 下载次数: 18)

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