不同横截面的漆包线在绕组工艺上如何实现较高的填充系数

根据漆包线的横截面定义两大类为圆线和矩形线，圆形固有的特点是填充系数低，矩形与槽形状匹配良好，其特点是填充系数高，在高频应用中，圆形仍然是首选。由于其具有矩形横截面的特征，在使用它们的机器中，填充系数可以达到80-85%的值。漆包线填充系数定义为导体材料铜（无绝缘）的数量与可用绕组空间批次的比率，它对电机的功率密度、导热性、可制造性和总成本有重大影响。填充率与电流密度限制直接相关，与扭矩和功率相关。

矩形横截面的绕组电机相比传统圆形漆包线电机相比，槽满率可提升20%~30%，单位横截面积内铜占比更高，有效降低了绕组电阻进而降低铜损耗，导线越粗、电阻越小，在导线上因发热损失的能量就会越小。矩形横截面的电机端部长度比圆线短5~10mm，有效降低端部绕组铜耗，进一步提升电机效率。矩形横截面电机的槽满率更高，相同体积情况下，矩形横截面绕组的电机有效定子绕组面积更大，在相同损耗下矩形横截面绕组的电机可以能输出更高的功率和扭矩。

矩形横截面的绕组电机扁线形状更规则，在定子槽内紧密贴合，与定子铁芯齿部和轭部更好接触，降低槽内热阻，热传导效率更高。使用扁漆包线结构的电机有更好的刚度，整机也将具备更好的刚度。扁漆包线绕组是通过铁芯端部插线，不需要从槽口嵌线，电磁设计上可以选择更小的槽口设计，有效降低齿槽转矩脉动。

圆形铜线

槽内圆形铜线的插入机制会影响此类绕组的填充系数，导线可以位于具有不同图案的插槽中。卷绕机构可以随机发生，如下图a，这是自动化流程和大规模生产最常见的解决方案，但填充系数非常低，通常低于55%。第二种绕组机制包括将导线整齐地分层放置，这种绕组类型称为分层绕组，如图b,可以达到比随机绕组更高的填充系数，但只有当这些层如图c所示放置时，填充系数才能上升到75%。在这种情况下，实现了正交循环绕组。层和正交循环绕组可以使用特殊的针机械实现，利用这项技术，每条导线都精确地放置在插槽中所需的位置。