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 2022-11-10 09:24

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-10 10:18 编辑

从空载时的纯涡流状态，逐步增加负载电流，考察一下扁线内部电流密度分布的变化情况，先以发电工况列举如下

zengxiaodong · 发表于 2022-11-10 13:39

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-10 16:58 编辑

再来看电动状态，这次按照电流从大到小排列，以便于跟楼上波形对比

zengxiaodong · 发表于 2022-11-10 15:08

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-10 18:57 编辑

从空载时扁线的电流密度计算结果可见，涡流远不是时间正弦波，而是包含时间的1次谐波、3次谐波、5次谐波......

因此，用涡流场来计算扁线损耗是不妥的，应该用瞬态场计算才是合理的！

zengxiaodong · 发表于 2022-11-10 18:46

zengxiaodong 发表于 2022-11-9 08:14
这张图显示，在该瞬时槽口扁线也出现了紊乱的磁力线切割模式。大槽口的明显特征就是磁力线会径向深入槽内 ...

对空载时涡流电密时间波形进行FFT分析，奇次谐波占主导地位，偶次谐波都很小。

其中3次谐波最大！

无标题.png

zengxiaodong · 发表于 2022-11-11 10:29

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-11 11:32 编辑

无标题.png

改变磁极形状，涡流的时间波形也出现很大的改变

无标题1.png

3次谐波大大削弱了，可是5次、7次谐波又变得很大！

zengxiaodong · 发表于 2022-11-13 11:14

zengxiaodong · 发表于 2022-11-14 08:18

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-14 08:23 编辑

槽口扁线的电密分布不均匀性太大，掩盖了其他3层扁线的变化细节，为此，可把槽口扁线去除。

损耗.gif

zengxiaodong · 发表于 2022-11-14 14:33

槽内扁线切割磁力线细节

电动磁力线.gif

zengxiaodong · 发表于 2022-11-14 18:38

zengxiaodong · 发表于 2022-11-17 09:18

从槽内扁线切割磁力线的动画，可以深刻而形象地揭示“挤流效应”的本质。这个切割磁力线是扁线产生反电动势的根源，因此是必不可少的，但其副作用就是在扁线中产生了涡流，导致额外的铜损耗！

有没有办法消除铜导线中的涡流呢？或者说怎样尽可能减少铜导体中的涡流损耗呢？答案很简单，那就是要消除涡流的通路，同时要消除产生涡流的感应电势。

消除涡流通路：足够细的导线，且导线之间互相绝缘；
消除涡流感应电势：槽内充分换位。

只有满足了上述2点，才能尽可能降低铜导体中的涡流损耗，而且理论上可以几乎完全消除导体涡流损耗。

以上，没有讨论端部导体的涡流损耗，因为其原理是相同的。

zengxiaodong · 发表于 2022-11-18 08:49

再次强调一个非常知识点：槽内漏磁是电机工作所必须，因此不可能通过削弱槽内漏磁来减少扁线的AC Loss！！！

正如不可能通过绕组的短距、分布来削弱绕组齿谐波一样一样的。

zengxiaodong · 发表于 2022-11-20 14:33

把标尺固定不变，损耗和电密的动画，文件大小也减少了很多。

电密动画.gif

zengxiaodong · 发表于 2022-11-21 09:12

在槽的中心线上建立一条直线路径，起点从槽口处，终点在槽底处。某一时刻该路径上的电密和损耗如下

路径电密分布.png

zengxiaodong · 发表于 2022-11-21 13:58

某一时刻路径上面的矢量磁位Az分布

路径磁位分布.png

这个Az空间分布图似乎是光滑连续的，前面的槽内导体切割磁力线动画，也都看不出矢量磁位在扁线层与层之间分界面2侧有什么不同。

zengxiaodong · 发表于 2022-11-21 16:45

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-21 16:49 编辑

要显示出矢量磁位Az在跨越扁线层间分界线时的变化，可以（对横坐标）求导数，甚至求2阶导数

路径磁位微分.png

这就明显看出4层扁线，3个跨越处，Az并不是单调变化的

zengxiaodong · 发表于 2022-11-23 21:10

采埃孚ZF今天刚发布的软文

无标题1.png

zengxiaodong · 发表于 2022-11-24 09:46

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-24 11:09 编辑

采埃孚ZF的这个Braided winding似乎与Transposition winding无关？！

Braided wire才是类似于Litz wire的换位导线

zengxiaodong · 发表于 2022-11-24 11:26

本帖最后由 zengxiaodong 于 2022-11-24 11:40 编辑

在250r/min同样的转速下，假设4层扁线增加到8层

某一相的扁线焦耳损耗动画如下

zengxiaodong · 发表于 2022-11-24 12:19

即使是8层扁线，即使是250r/min低转速，AC Loss也是惊人的大，更不用说60倍转速了，如果15000r/min那就可想而知

电密沿槽深的分布
无标题1.png

损耗沿槽深的分布

zengxiaodong · 发表于 2022-11-24 15:02

转速（频率）增加60倍，结果如下

无标题1.png

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