扁線電機與圓線電機的區別在于銅線的成形方式，扁線有利于電機槽滿率的提升，一般圓線電機的槽滿率為40%左右，而扁線電機的槽滿率能達到60%以上。槽滿率的提升意味著在空間不變的前提下，可以填充更多的銅線，產生更強的磁場強度，提升功率密度。基于目前扁線的發展趨勢，旺材電機與電控特為粉絲開設扁線專欄以便大家交流。

隨著新能源汽車技術的不斷發展，客戶對于電機的功率密度（功率/重量）要求越來越高，同等重量條件下如何獲得更大的功率？

其中一個非常重要的方法就是提高定子槽滿率。

什么是槽滿率？

即鐵芯槽內的導體截面積與鐵芯槽口總面積的比值，電機槽滿率越高代表著“銅線在鐵芯槽內填得越滿”。

槽滿率對比示意圖

由上圖可以看出，扁線電機由于槽滿率的大幅提升，已經成為新能源驅動電機的絕對主流。從產品的角度，當然是槽滿率越高越好，但另一方面槽滿率的不斷提高，對扁線電機的制造工藝、設備精度/復雜度都帶來了巨大挑戰。

那么槽滿率的提高，對于扁線定子的制造而言，難在哪兒？

首先，對銅線成型的精度和一致性要求高。銅線成型時，不可能完全與理論數模線型一致，輪廓度、直線度等均存在誤差和波動。所以相比于3D數模，槽內一組銅線在插線時并沒有那么規整。這種不規整會明顯增加銅線入鐵芯槽時的摩擦阻力，需要更大的壓入力才能克服，而壓入力過大會導致插入不到位、銅線擠壓變形或損傷、絕緣紙滑動等一系列問題。槽滿率越高，鐵芯槽內的設計預留間隙就越小，對這種不規整現象的容忍度也越低。

線成型的關鍵就在于控制Hairpin的成型精度，由于銅線在成型時會有一定回彈，3D模具形狀不能簡單按照線型數模繪制，需考慮以下幾個影響回彈量的因子：

線規格---銅線寬度和厚度

Hairpin形狀---跨距、弧度、角度等

基材彈性模量---銅材本身的機械特性

漆膜材質---漆膜的厚度、材質也對銅

線整體彈性模量有影響

躍科在模具設計時，會根據以上幾個因素，對銅線的成型過程進行分析和仿真模擬，并結合大量應用經驗設計出最合理的模具輪廓，得到最精確的線型尺寸，線型整體輪廓度可達0.1~0.2mm。

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另外， 在線成型過程中，還可以通過視覺手段，對成型后的銅線尺寸，進行100%在線檢測，防止異常情況導致的錯誤線型流入下序。

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其次，對設備所有對中、導向相關的機構和零件精度要求高。在hairpin插入鐵芯時，需要讓所有槽（48、54、72…）同時與鐵芯槽口精確對中，銅線才能順暢進入鐵芯槽口。槽滿率越高，對中的精度要求就越高。

在入線過程中，必須保證整體抱線機構、入口導向機構、定子鐵芯、鐵芯定位底座等一連串機構的軸線和角度精確對中，一般軸線對中精度要控制在0.05mm以內，角度對中精度要控制在0.02°以內。

非常考驗自動化供應商的機械設計能力、機加工能力、裝配調試能力，以及電氣控制能力。

再者，絕緣紙在入線時滑動的風險增高。槽滿率高意味著入線時銅線與絕緣紙的摩擦力增加，絕緣紙容易被摩擦力帶動產生軸向滑動。需要盡可能將絕緣紙包絡尺寸做大，同時在插線、壓線過程中對絕緣紙底部做好承托。

增大絕緣紙的包絡尺寸，意味著插紙時，絕緣紙與鐵芯內壁貼合更緊密，絕緣紙穿出鐵芯槽時摩擦力增大，將大幅增加絕緣紙插入時卷邊、變形的風險。

尤其對于油冷電機，其絕緣紙一般不帶聚酰亞胺夾層，絕緣紙的強度更低，更容易在插紙過程中受力變形，自動插紙更加困難。

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最后，滴漆填充更加困難。滴漆時漆液主要通過毛細現象逐漸滲入槽中，當槽滿率增加后，鐵芯槽內空隙尺寸變小，雖然理論上浸漬漆的毛細滲透效應會有所增加，但是空隙的縮小很容易由于漆液亂流、微凝膠等原因導致局部阻塞，槽內空氣不能有效排出，反而導致填充率的下降。

下圖為隨著槽內間隙大小變化時，毛細滲透作用和排氣效果隨之變化的曲線示意圖。在這兩個因素的共同作用下，將槽內間隙設置在曲線交叉點附近才能夠獲得最好的浸漆填充效果。

基于優化設計的定子，采用傾斜滴漆方式，躍科目前可實現90-95%的滴漆填充率。

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因此電機槽滿率的設計，應從全價值流角度，綜合產品性能需求、工藝設備能力、產線穩定性和良率，做出最合理的設置。那么電機設計時一般該如何設置槽滿率？

從制造的角度而言，直接關注的是“機械槽滿率”而非“純銅槽滿率”，即連同絕緣紙、漆膜一同考慮，一般從徑向和周向兩個方向進行評估：

徑向間隙 = 鐵芯槽深 -（銅線厚度*每槽導體數+絕緣紙厚度*3）≈0.5~1.0mm

周向間隙 = 鐵芯槽寬 -（銅線寬度*1+絕緣紙厚度*2）≈0.1~0.2mm

最終值的確認，需結合銅線層數、鐵芯疊高、槽數、銅線規格等因素綜合考量。

編輯：黃飛

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