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

zengxiaodong

圆线电机的AC Loss电密云图，能够清楚显示出槽内磁力线扫掠的模式！

zengxiaodong

绞线——由细铜线制成的电导体——在电气工程中被广泛使用，因为它们比单根铜线更灵活，直径也更大。BRUSA使用绞线制造电动机。这些就是所谓的高频线束（见图04）。在这些线束中，细的单根电线通过一层清漆相互绝缘。这种“技巧”实现了所谓的趋肤效应（消除），因此可以减少高速下的（热量）损失。

在高频线束的制造方面有很多专业知识。BRUSA用于制造电动机的高频线束由一个特殊的辊压在一起，使单根电线具有六边形横截面（见图06）。其结果是具有高填充因子的紧凑的股线，产生特别强的磁场。由于挤压引起的机械变形，高频股被称为“成形股”，然后，这些成形的股线被用于生产用于非常高效的电动机的绕组线圈。根据线圈绕组的类型，在拉入式绕组和成形的绞合线之间进行区分。

铜线也可以用于生产线圈绕组，而不是由细的单根电线组成。这种绕组被称为“发夹”，发夹绕组非常常见。例如，它们被用于丰田普锐斯或欧宝安培的电动机等。

zengxiaodong

这个显微断面图，6边形是如何实现的？丝与丝之间的绝缘又是如何不被压碎的呢？





补充内容 (2023-5-29 16:06):
微观图像显示了定子绕组单股的横截面：由于机械成型，该股呈现六边形。

补充内容 (2023-5-29 16:07):
铜的颜色带点紫色

zengxiaodong

上面2层楼有关BRUSA公司的技术介绍，提供PDF版本的资料如下

zengxiaodong

Hofer公司的这个宣传图片挺有趣，那意思是拉入式圆线以及目前火热的扁线，都要进化成变形利兹线

zengxiaodong

补充内容 (2023-5-30 10:13):
这篇论文的天字第一号参考文献，就是11楼的附件。

zengxiaodong

Formed Litz Wire以及Form Litz Wire这两者有什么区别？

文献中似乎是没有区别的，本人认为最好能够加以区别，因为“孔隙度”不同，这也就是在1楼我特地翻译成“变形利兹线”的原因。

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2023-5-29 10:51

摘要

在汽车电力牵引机械领域，发夹式定子技术已成为公认的标准之一。它使用刚性实心矩形绝缘铜线，而不是柔性圆形漆包线。由于高的槽填充系数，该技术与产品侧的更高效率相关，并用确定性的自动化制造和组装过程取代了工艺侧的随机缠绕过程。然而，在电机的较高频率工作点，矩形铜线与高频litz线相比处于不利地位，因为交流损耗超过了直流损耗。在这种背景下，成型的litz线技术代表了电机生产的下一个创新之一。起始材料是高频绞合线，它被初排布、压缩，然后再成形，以取代发夹定子生产中的矩形铜线。从改变的起始材料来看，对单个生产过程的必要调整带来了挑战。本文介绍了成形绞合线缠绕技术的一般工艺流程以及生产中面临的挑战。

zengxiaodong

结论

与实心矩形绝缘铜线相比，采用绞线的定子特别适用于高速应用，因为它在高频下减少了交流损耗。 与采用实心扁平线的定子相比，成型利兹线绕组的邻近损耗增加，但由于较低的集肤效应而在高频下的优势超过了这一缺点。 利兹线导致的较低导电填充系数可以通过将所生产的绞线制成矩形截面来至少部分地抵消。 然而，在基于扁平线的绕组技术中，用成形利兹线替代实心线需要对现有工艺技术进行调整。 与刚性扁平铜线相比，成型利兹线的尺寸稳定性明显较差。 这给加工带来了新的挑战，尤其是成型利兹线的弯曲和成型。 为了提高利兹线的尺寸稳定性，可以在单股线的生产过程中应用烤漆。 通过粘合绞合线束，将单根电线连接在一起，从而使已经弯曲的电线保持其形状。 使用黏合漆包线时，必须在工艺链中考虑烘烤工艺。 此外，在使用成形利兹线时电接触（焊接）是一个特殊的挑战，因为成形利兹线的单股是独立绝缘的。 为了尽可能降低电接触（焊接）不利因素，连续发夹绕组设计是最佳选择，因为在这种情况下，不必焊接各个 U 型发夹末端。 因此减少了连接端子所需的电接触（焊接）需求。

在工艺技术方面，现有的连续发夹缠绕工艺技术必须针对改性起始材料进行专门设计。 特别是，这包括处理方面，以确保缠绕的金属丝垫不会变形。 进一步的研究必须侧重于分析材料特性（如单股直径和每根利兹线的单股数量）与工艺参数（如弯曲角度）之间的相互作用。 由于半成品的种类繁多，必须回答这样一个问题，即利兹线的哪些配置能够实现稳定的生产过程。

zengxiaodong

由于需要更高的功率密度和效率，因此在用于电动汽车生产的电动牵引电机的开发和设计中出现了新的挑战。 因此，线圈绕组技术在创新设计改进方面仍有很大潜力。 最初的开发集中在导体填充系数的改进上，由此开发了发夹技术，后来又开发了连续发夹技术。



在上面这个实例图中，仅在电机转速低于3000r/min时，实心扁线绕组的铜耗低于成形利兹线绕组，而在高于3000r/min的绝大多数工作转速范围内，FLW绕组的铜耗都（远）低于实心扁线绕组！！！

zengxiaodong

一早醒来，又见到新鲜出炉的本帖11楼、206楼这篇雄文的翻译稿，这篇重要文献还是219楼附件的天字第一号参考文献呢



微信链接

zengxiaodong

Formed Litz Wire是用轧辊轧制成形的。

zengxiaodong

coolpine 发表于 2023-5-23 10:56
非常不错的资料，谢谢。就是贵了点

你觉得啥资料贵？，可以发给你呀。

zengxiaodong

居然对Litz Wire进行3D的FEM电磁或者力学分析，实在太费计算资源了，必要性不大吧。

zengxiaodong

利兹线3D弯曲应力分析

zengxiaodong

Investigation of the Forming Behavior of Copper Wires for the Compaction of Windings for Electric Machines
电机压实绕组用铜线成形行为的研究

zengxiaodong

zengxiaodong 发表于 2023-5-31 16:57
Investigation of the Forming Behavior of Copper Wires for the Compaction of Windings for Electric Ma ...

没想到还真有人研究出来了“压实绕组”用于提升电机槽满率（最大可达127%），十几年前脑洞大开的设想终于变成了现实！

zengxiaodong

而且实现压实绕组的还不少，最近3年发表了很多有关的论文。

zengxiaodong

按照国外文献，对于压制绕组的长期研究结果表明，800MPa的压应力不会对漆包线的聚合物绝缘层造成破坏，而实际压制过程中，压应力控制在400MPa~450MPa，所以，人们所担心的股束内丝与丝之间的绝缘问题其实并不成为问题！

[21] A. G. Jack et al., “Permanent magnet machines with powdered iron cores and pre-pressed windings,” in Conference record of the 1999 IEEE Industry Applications Conference: Thiry-fourth IAS annual meeting, Phoenix, AZ, USA, 1999, pp. 97–103.

更何况，这些研究所针对的压制绕组，其线与线之间的绝缘要求是很高的，至少不低于绕组匝间绝缘的要求。而在Formed Litz Wire中，丝与丝之间的绝缘要求很低，即使丝与丝之间局部绝缘损坏也很难导致严重后果，因此，Formed Litz Wire的压实程度还可以大幅度提高，尽可能“去除空气”————Getting Rid of the Air，这样，不仅AC Loss大幅度低于普通扁线，而且DC Loss也可以与普通扁线媲美......

JSJJXZM

ormed Litz Wire的压实程度还可以大幅度提高