一、背景

圖1.1

新能源汽車目前處于快速發(fā)展時期，產(chǎn)品質(zhì)量快速提升，消費者對整車性能要求越來越高。由于扁線電機在高效率，高功率密度，優(yōu)秀NVH，高集成性和低成本方面相比圓線電機有明顯的優(yōu)勢，所以眾多高端車型均搭載扁線電機，如（圖1.1）各暢銷車型使用扁線電機情況如下，預(yù)計在2025年扁線電機的滲透率會更大。如（圖1.2）搭載在特斯拉Model Y的10層扁線電機在去年首次曝光，扁線技術(shù)又將迎來大家熱議的話題。

圖1.2

扁線雖然擁有許多傳統(tǒng)繞組不可比擬的優(yōu)點，但同時扁線電機也有部分劣勢，及工藝難點。

1、設(shè)備投資大；

2、加工難度增大（插頭、線成型、扭頭、切平、焊接等）與圓線電機工藝上有很大差異，且對設(shè)備的精度和工藝一致性要求極高；

3、系列化難度大，由于扁線電機匝數(shù)相對固定，很難通過簡單增加疊厚，來滿足不同產(chǎn)品對于電機性能的需求；

4、專利壁壘。

此篇主要介紹各廠家的扁線電機專利中幾種特殊的繞組結(jié)構(gòu)，針對上述扁線電機痛點，做了哪些創(chuàng)新。

在上一期文章《扁線電機繞組技術(shù)解析（一）》中主要講解了繞組的基本結(jié)構(gòu)、原理及扁線電機基本的繞組方案。如果已經(jīng)遺忘的小伙伴可以再復(fù)習(xí)下。

二、傳統(tǒng)扁線繞組結(jié)構(gòu)

1、 整距波繞組

扁線繞組為保證端部整齊美觀，引出線相對集中，更有利于busbar布置.通常采用波繞組形式。由于工藝能力限制，目前國內(nèi)扁線電機層數(shù)以4層、6層、8層為主。以8極48槽8層波繞扁線電機為例,層數(shù)由外徑向內(nèi)徑編號為a-h，OX代表槽內(nèi)電流流向，紅色和藍(lán)色代表不同的兩支路，實線和虛線代表hairpin繞組的皇冠端和焊接端：

圖2.1

如（圖2.1）按照繞線次序和并聯(lián)支路分類，繞組結(jié)構(gòu)為A=2,每條支路共8個子繞線段，1根橋接線。

第一支路：

第一子繞線段；（7a-13b）、（19a-25b）、（31a-37b）、（43a-1b）

第二子繞線段；（7c-13d）、（19c-25d）、（31c-37d）、（43c-1d）

第三子繞線段；（7e-13f）、（19e-25f）、（31e-37f）、（43e-1f）

第四子繞線段；（7g-13h）、（19g-25h）、（31g-38h）、（43g-1h）

橋接線；（1h-8h）

第五子繞線段；（8h-2g）、（44h-38g）、（32h-26g）、（20h-14g）

第六子繞線段；（8f-2e）、（44f-38e）、（32f-26e）、（20f-14e）

第七子繞線段；（8d-2c）、（44d-38c）、（32d-26c）、（20d-14c）

第八子繞線段；（8b-2a）、（44b-38a）、（32b-26a）、（20b-14a）

第二支路：

第一子繞線段；（8a-14b）、（20a-26b）、（32a-38b）、（44a-2b）

第二子繞線段；（8c-14d）、（20c-26d）、（32c-38d）、（44c-2d）

第三子繞線段；（8e-14f）、（20e-26f）、（32e-38f）、（44e-2f）

第四子繞線段；（8g-14h）、（20g-26h）、（32g-38h）、（44g-2h）

橋接線；（2h-7h）

第五子繞線段；（7h-1g）、（43h-37g）、（31h-25g）、（19h-13g）

第六子繞線段；（7f-1e）、（43f-37e）、（31f-25e）、（19f-13e）

第七子繞線段；（7d-1c）、（43d-37c）、（31d-25c）、（19d-13c）

第八子繞線段；（7b-1a）、（43b-37a）、（31b-25a）、（19b-13a）

如（圖2.1）按照焊接端扭轉(zhuǎn)方向分類，分為兩類導(dǎo)體；

第一類導(dǎo)體；左支腿向左扭轉(zhuǎn)-右支腿向右扭轉(zhuǎn)，如（19a-25b）

第二類導(dǎo)體；左支腿向左扭轉(zhuǎn)-右支腿向左扭轉(zhuǎn)，如（8h-2g）

如（圖2.1）按照焊接端分離方向分類，分為三類導(dǎo)體；

第一類導(dǎo)體；左支腿向內(nèi)分離-右支腿向外分離，如（19a-25b）

第二類導(dǎo)體；左支腿向內(nèi)分離-右支腿向內(nèi)分離，如（43a-1b）

第三類導(dǎo)體；左支腿向外分離-右支腿向外分離，如（7c-13d）

小結(jié)：

（1）繞組按照節(jié)距Y=6沿線制方向像波浪似地繞制a、b層后。在繞制完第一子繞線段（43a-1b）后，由于要繼續(xù)繞制后面的層號，且7a已經(jīng)占用，1b無法和7a相連。故改變焊接端的分離方向，跨層（1b-7c）相連后繼續(xù)繞制。其余子繞線段同理。

（2）在繞制完第四子繞線段（43g-1h）后，已經(jīng)無法再次跨層。但偶數(shù)槽號的U相還未開始繞制，故需要改變跨距，由從跨距6變?yōu)?.我們它通常把（1h-8h）這根繞組叫做橋接線或者異形pin。橋接后，繞制方向由順時針改變?yōu)槟鏁r針，反向繼續(xù)繞制完剩余U1槽。

（3）在實際繞制最后g、h兩層的操作中，不一定要繞制完一圈直到（43g-1h）后開始向前橋接，也可在此之前橋接，如（圖2.2）橋接線變?yōu)椋?h-44h），也可繞制完成。只有進(jìn)出線相對位置發(fā)生變化14a出線變?yōu)?a出線。需要注意的是橋接位置選擇不當(dāng)可能導(dǎo)致進(jìn)出線端相距過遠(yuǎn)，busbar布置困難，通常只采用上述兩種方式。如（圖2.1）按照繞線次序和并聯(lián)支路分類，繞組結(jié)構(gòu)為A=2,每條支路共8個子繞線段，1根橋接線。

圖2.2

（4）在實際繞制中，皇冠端之間要保證相互平行，焊接端之間也要保證相互平行，如（7a-13b）、（7c-13d）、（8a-14b），避免不同層交叉焊接，會導(dǎo)致pin線間出現(xiàn)干涉。

（5）此繞組結(jié)構(gòu)同樣適用于并聯(lián)支路數(shù)A=1、4。如（圖2.1）只需將（14a-8a）相連，則變?yōu)锳=1；或?qū)蚪泳€拆開，增加出線端1h和進(jìn)線端8h，則變?yōu)锳=4

（6）同樣，此繞組結(jié)構(gòu)也可沿逆時針方向繞制如（7a-1b）；由于異形pin會占用徑向空間，也可將a-h層對調(diào)，由外側(cè)出線改為內(nèi)側(cè)出線；也可以虛線實線對調(diào)，出線由皇冠端出線變?yōu)楹附佣顺鼍€。

2、短距波繞組

為有效削弱五次和七次諧波，實際應(yīng)用中通常采用短距繞法，如圖（2.3），線圈一側(cè)跨距Y1=7，另一側(cè)跨距Y2=5，合成節(jié)距Y=極距2τ=48/4=5+7=12。

圖2.3

如（圖2.3）按照繞線次序和并聯(lián)支路分類，繞組結(jié)構(gòu)為A=2,每條支路共8個子繞線段，1根橋接線。

第一支路：

第一子繞線段；（7a-14b）、（19a-26b）、（31a-38b）、（43a-2b）

第二子繞線段；（7c-14d）、（19c-26d）、（31c-38d）、（43c-2d）

第三子繞線段；（7e-14f）、（19e-26f）、（31e-38f）、（43e-2f）

第四子繞線段；（7g-14h）、（19g-26h）、（31g-38h）、（43g-2h）

橋接線；（2h-8h）

第五子繞線段；（8h-1g）、（44h-37g）、（32h-25g）、（20h-13g）

第六子繞線段；（8f-1e）、（44f-37e）、（32f-25e）、（20f-13e）

第七子繞線段；（8d-1c）、（44d-37c）、（32d-25c）、（20d-13c）

第八子繞線段；（8b-1a）、（44b-37a）、（32b-25a）、（20b-13a）

第二支路：

第一子繞線段；（8a-15b）、（20a-27b）、（32a-39b）、（44a-3b）

第二子繞線段；（8c-15d）、（20c-27d）、（32c-39d）、（44c-3d）

第三子繞線段；（8e-15f）、（20e-27f）、（32e-39f）、（44e-3f）

第四子繞線段；（8g-15h）、（20g-27h）、（32g-39h）、（44g-3h）

橋接線；（3h-9h）

第五子繞線段；（9h-2g）、（45h-38g）、（33h-26g）、（21h-14g）

第六子繞線段；（9f-2e）、（45f-38e）、（33f-26e）、（21f-14e）

第七子繞線段；（9d-2c）、（45d-38c）、（33d-26c）、（21d-14c）

第八子繞線段；（9b-2a）、（45b-38a）、（33b-26a）、（21b-14a）

如（圖2.3）按照焊接端扭轉(zhuǎn)方向分類，分為兩類導(dǎo)體；

第一類導(dǎo)體；左支腿向左扭轉(zhuǎn)-右支腿向右扭轉(zhuǎn)，如（19a-26b）

第二類導(dǎo)體；左支腿向左扭轉(zhuǎn)-右支腿向左扭轉(zhuǎn)，如（8h-1g）

如（圖2.3）按照焊接端分離方向分類，分為三類導(dǎo)體；

第一類導(dǎo)體；左支腿向內(nèi)分離-右支腿向外分離，如（19a-26b）

第二類導(dǎo)體；左支腿向內(nèi)分離-右支腿向內(nèi)分離，如（43a-2b）

第三類導(dǎo)體；左支腿向外分離-右支腿向外分離，如（7c-14d）

小結(jié)：

（1）短距繞組跨層方式與整距類似，同樣是在繞制完一圈后改變焊接端的分離方向，跨層線（3b-8c）相連后繼續(xù)繞制。

（2）短距繞組橋接方式與整距類似，在繞制完第四子繞線段（44g-3h）后，改變跨距由從跨距5變?yōu)?，繞制方向由順時針改變?yōu)槟鏁r針，反向繼續(xù)繞制完剩余U1的槽。

（3）如（圖2.4），同樣短距繞組也可在（43g-2h）向前橋接，橋接線變?yōu)椋?h-44h）。

圖2.4

（4）同理，皇冠端之間要保證相互平行，焊接端之間也要保證相互平行，避免不同層交叉焊接，會導(dǎo)致pin線間出現(xiàn)干涉。

（5）同理，也可將此繞組結(jié)構(gòu)改為A=1、4；由順時針繞制改為逆時針方向繞制；由外側(cè)出線改為內(nèi)側(cè)出線；由皇冠端出線改為焊接端出線。

（6）由于短距繞組，并非每一個槽不同層數(shù)之間都是相同相位，如7a和7b之間相位分別為U+和W-。則層與層之間存在較大的電勢差，對于高壓系統(tǒng)來說。對于絕緣要求更高。

三、松正-CN202010958051

此專利中介紹了一種長短距和長整距或短整距繞組混繞波繞方案。其特征在于：所述定子鐵芯徑向相鄰的第M層與第M+1層的導(dǎo)體的相焊接的兩個焊接端部之間的節(jié)距為短節(jié)距或長節(jié)距，其他相鄰兩層的導(dǎo)體的相焊接的兩個焊接端部之間的節(jié)距為整節(jié)距。以8極48槽6pin，A=2為例,如（圖3.1）

圖3.1

按照繞線次序和并聯(lián)支路分類，繞組結(jié)構(gòu)為A=2,每條支路共6個子繞線段，1根橋接線。

第一支路

第一子繞線段；（13b-8a）、（2b-43a）、（37b-32a）、（26b-19c）

第二子繞線段；（14d-8c）、（3d-43c）、（38d-32c）、（27d-21e）

第三子繞線段；（15f-8e）、（2f-45e）、（39f-32e）

橋接線：（26f-33f）

第四子繞線段；（39e-44f）、（2e-9f）、（15e-20f）、（26e-32d）

第五子繞線段；（37c-45d）、（2c-8d）、（13c-21d）、（26c-31b）

第六子繞線段；（37a-44b）、（2a-7b）、（13a-20b）

第二支路

第一子繞線段；（14b-7a）、（1b-44a）、（38b-31a）、（25b-20c）

第二子繞線段；（15d-7c）、（2d-44c）、（39d-31c）、（26d-20e）

第三子繞線段；（14f-9e）、（3f-44e）、（38f-33e）

橋接線；（27f-32f）

第四子繞線段；（38e-45f）、（3e-8f）、（14e-21f）、（27e-33d）

第五子繞線段；（38c-44d）、（1c-9d）、（14c-20d）、（25c-32b）

第六子繞線段；（38a-43b）、（1a-8b）、（14a-19b）

按照焊接端扭轉(zhuǎn)方向不同分為兩類相同；

左支腿向左扭轉(zhuǎn)-右支腿向右扭轉(zhuǎn)，如（13b-8a）

焊接端分離方向相同；

左支腿向內(nèi)分離-右支腿向外分離，如（13b-8a）

小結(jié)：

（1）如（圖3.2）長短距繞組是指：在a、b層之間或者e、f層之間，皇冠端采用兩種成型導(dǎo)體，如（圖3.5）長節(jié)距導(dǎo)體200A設(shè)于短節(jié)距導(dǎo)體200B外部，長節(jié)距導(dǎo)體200A的節(jié)距為7，短節(jié)距導(dǎo)體200B節(jié)距為5。

圖3.2 皇冠端連線

圖3.3 焊接端連線

（2）如（圖3.2）長整距繞組是指：在c、d層之間，皇冠端采用兩種成型導(dǎo)體，如（圖3.6）長節(jié)距導(dǎo)體250A設(shè)于整節(jié)距導(dǎo)體250B外部，長節(jié)距導(dǎo)體250A的節(jié)距為8，整節(jié)距導(dǎo)體250B節(jié)距為6。

圖3.4 皇冠端連線（變形）

（3）如（圖3.4）該繞組結(jié)構(gòu)可將d、e、f相位由順時針偏移改為逆時針偏移，則c、d層長整距繞組變?yōu)檎叹啵纾▓D3.7）整節(jié)距導(dǎo)體210A設(shè)于整節(jié)距導(dǎo)體210B外部，長節(jié)距導(dǎo)體210A的節(jié)距為8，整節(jié)距導(dǎo)體210B節(jié)距為6。