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 2023-7-1 21:53

本帖最后由 zengxiaodong 于 2023-7-1 21:57 编辑

变截面扁铜线可将电机铜满率提升至80%

Fraunhofer IWU（德国弗劳恩霍夫机床与成型技术研究所）通过使用新的金属成型生产工艺加工扁铜线，可以将电机定子铜满率（非槽满率）从50%大幅提升至80%。

通常扁线电机的定子槽是矩形槽，槽内插有绝缘纸，涂有绝缘层的（PEEK，PI等）铜线插入矩形槽后灌封固定，为了贴合矩形槽，铜线的截面是同样也是矩形，且每一层每一根导线截面的名义尺寸（长x宽）都相同，如图1所示。

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与常见扁线电机的矩形槽不同，Fraunhofer IWU将电机定子槽设计成梯形，对应着铜线也经过特殊设计：铜线采用变截面设计，为保持相同的载流能力，每一层铜线截面积都相等，但是梯形截面的上下底和高都不相等，越靠近电机轴线的越窄越厚，越远离电机轴线的越宽越薄，如图2所示。

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图3是一个展示样品，可以明显看到上方的铜线比底部的铜线更窄也更厚（a<c, b>d）。通过梯形槽的应用，可以最大限度地利用电机内部空间，在总体外包络不变的前提下实现更大的电流，进而提升电机的功率密度与扭矩密度。

Fraunhofer IWU研究所推出的变截面扁线成型技术，不仅能够显著提升电机的性能，同时还可以极大地减少材料的浪费，整套工艺流程几乎不会产生废料。

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zengxiaodong · 发表于 2023-7-3 08:35

Fraunhofer IWU的变截面扁线轧制缠绕技术，目前只适用于单齿集中绕组。

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zengxiaodong · 发表于 2023-7-7 08:07

新工艺！扁线双U-Pin高效驱动电机

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zengxiaodong · 发表于 2023-7-12 08:29

zengxiaodong 发表于 2023-7-1 21:53
变截面扁铜线可将电机铜满率提升至80%

RIO电驱动公众号今天早上新鲜出炉，引用了变截面扁线的技术介绍，可惜其中的a、b、c、d尺寸关系编辑错误！

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zengxiaodong · 发表于 2023-7-13 09:03

公众号上今天早上才发出来，可是会议今天下午就在青岛召开了，一点提前量也没有！！！

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zengxiaodong · 发表于 2023-7-18 14:00

30000r/min的永磁电机，线圈导体的AC Loss是一个大问题，难道是3D打印解决方案？

zengxiaodong · 发表于 2023-7-26 14:28

当电机转速提高到30000 r/min时，扁线电机会很难设计，况且AC Loss更加令人头疼，所以多挡变速箱可能是正确的解决方案！

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小雨a · 发表于 2023-7-27 22:03

曾老师，意大利的马斯利在线圈展上搞的高槽满率圆线取代扁线，你觉得那个靠谱吗？

zengxiaodong · 发表于 2023-7-28 09:40

小雨a 发表于 2023-7-27 22:03
曾老师，意大利的马斯利在线圈展上搞的高槽满率圆线取代扁线，你觉得那个靠谱吗？

我觉得很靠谱！其实扁线就是用更多的铜反而引来更高的损耗，也就是低直流电阻高交流电阻。

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按照传统的电机设计原则，双边挤流效应那是无法想象的设计方案，但是在汽车电驱电机上，居然堂而皇之允许严重的Double-Sided Skin Effect存在......

zengxiaodong · 发表于 2023-7-28 10:51

先把端部问题放到一边，槽内导热性也先暂缓讨论。

我们简单做一道数学题，一个电机的线圈其陈世坤槽满率假设达到63.66%，这个要求不高吧，手工下线也很容易实现，当然啦，这个电机槽内理论上就会有很多的“空气”没有被充分利用，极限情况下Get Rid Of Air后，槽满率能够达到127.32%，也就是电机的直流电阻能够降低50%，换句话说，无论你用怎样的扁线来代替圆线，都不可能把圆线的直流电阻减小一半！

而在高频下，扁线的交流电阻达到其直流电阻的2倍是很容易的事情（其实扁线的交流电阻达到直流电阻的4~5倍也是常有的），因此，扁线的AC Loss超过圆线并非罕见，况且此时扁线还多用了1倍的铜呢！

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结论就是：圆线的槽满率超过63.66%，就足以跟很多扁线PK一下了，只要能够进一步提高槽满率和电机频率，则PK时的胜算更大。

小雨a · 发表于 2023-7-28 21:45

zengxiaodong 发表于 2023-7-28 09:40
我觉得很靠谱！其实扁线就是用更多的铜反而引来更高的损耗，也就是低直流电阻高交流电阻。

好的谢谢曾老师回复！对于国内新能源汽车电机来说，一方面是成本考虑，另一方面中国的CLTC工况基本都是低速低扭，用不到太高转速的工况点，当然用高槽满率圆线降低高频交流效应确实是好事，不过综合考虑目前其实我觉得优势不大的。其次他们这种无非就是分数槽分块定子的绕组弄到了IPM分布绕组上，但是我记得也需要定子分块而且槽型依旧是平行齿，不能做梨形槽，对于800V油冷电机漆膜估计会很厚铜满率未必会很高，所以我感觉没啥优势。

zengxiaodong · 发表于 2023-7-30 12:24

小雨a 发表于 2023-7-28 21:45
好的谢谢曾老师回复！对于国内新能源汽车电机来说，一方面是成本考虑，另一方面中国的CLTC工况基本都是低 ...

我对你这段话完全看不懂！

1、关于成本，扁线用铜量大，扁线的单位重量加工费也贵了很多。后续电机生产过程中扁线成形、焊接等等设备也昂贵很多；

2、上面几个帖子中DHD绕组的图片，没有一个是平行齿的，都是平行槽的；

3、梨形槽槽底是圆的，扁线无法支持这种槽形，但是DHD绕组却可以支持圆底槽（参见DHD图片）。

小雨a · 发表于 2023-7-31 23:08

zengxiaodong 发表于 2023-7-30 12:24
我对你这段话完全看不懂！

哈哈说错了，就是平行槽，不能像传统圆线一样做平行齿；而且这个在工艺上好像要定子分块，这个我不太确定。

奇迹517 · 发表于 2023-8-1 13:32

zengxiaodong 发表于 2022-10-27 09:57
这篇论文有个48槽8极永磁电机的计算实例，在转速12000r/min时，最高效率仅仅94.5%，这是很低的数值。

我 ...

这个多大的电机呀！8层的交流损耗达到8多千瓦

zengxiaodong · 发表于 2023-8-1 23:36

一个小时以前，华中科大和美国宣布韩国原创的室温超导基本属实！！！开啤酒庆贺。

zengxiaodong · 发表于 2023-8-3 11:41

韩国人这次的常温超导，基本上可以确认了，理由如下：

1、多国不同的实验室都复现了“磁悬浮”的性能，这就说明材料有很强烈的抗磁性；

2、虽然抗磁性并不是超导的充分条件，但是，按照通常的材料特性，即使是抗磁材料其抗磁性都是极其微弱的，相对磁导率小于1但是极其接近1而已；

3、抗磁性要达到悬浮的程度，几乎只有超导才能达到。即使最后验证不是超导，那也是一个极其重大的进展，发现了超级抗磁性材料；

4、进行零电阻测试，可能存在很大的难度，因为超导相之间可能不联通，需要得到纯超导相才行。

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zengxiaodong · 发表于 2023-8-3 16:24

还真有人提出一个提纯LK-99的方案，也许可行！

那就是把坩埚烧结得到的样品研磨成粉末状（粒度多少要试验确定），然后利用迈斯纳效应（磁选法）分离出超导粉末，再把纯超导粉末制作成大块的超导体，如此就能得到完全抗磁性且具备零电阻的LK-99了，此计甚妙！！！

补充内容 (2023-8-4 14:36):
华中科技大学放出的视频，其所用样品恰恰是经过了磁选得到的小块，这就是他们领先于南京大学和北航的关键之处！！！

zengxiaodong · 发表于 2023-8-4 14:27

本帖最后由 zengxiaodong 于 2023-8-4 14:32 编辑

间隔2个半小时后发表的第二篇论文，其第三作者是韩裔美国超导专家，名字叫做金铉德

金铉德牛得很，根本不理睬外面的质疑，说“你们验证不验证无所谓，不影响我们的结论————它就是室温超导体！”，他今天发布了第2段视频。

金志炫发布第2段视频.gif