电机制造业：高性能电机如何通过槽满率来实现

电机设计的重点是性能，而不是成本和可制造性，随着生产数量的增加，成本和可制造性变得更加重要。随着劳动力空缺率的增加，时间和劳动力成本也在增加。在制造商中，60%到70%被视为标准。槽填充率为70%至80%的定子制造难度更大，可能需要专门的工具，80%以上是更加困难；在不损坏漆包线及其绝缘层的情况下插入所有组件需要定制的工具和固定装置，并且制造所需的时间可能是较低槽满率设计的三倍甚至更长。

叠片的纵横比

这表示堆栈长度与外径（OD）的关系，当叠片堆栈长度增加而OD保持不变或下降时，最大可能槽满率减小，制造难度增加。原则上，宽高比越高，设计就越难建造，随着杠杆作用的降低，在较长的零件上，使导线压缩到堆栈长度的中间位置更加困难。例如，长宽比约为3.25的零件将比相同外径比为2.5的零件更难制造，因为需要较大的插入力。

长宽比与可制造性有直接关系，可以在纵横比为10的堆栈上实现高达65%的槽填充，而70%的槽满率需要更接近3的纵横比。如果纵横比小于1，则槽填充百分比可能为80或更多，纵横比是设计的产物，由应用需求驱动。为了获得更高的槽填充率，需要开发独特的解决方案，如新的压缩方法，以将导线安装到槽中。

开口设计

开槽设计受所选磁线尺寸的影响，在插入过程中，线圈需要从叠片的内径（ID）进入槽中。开口越大，导线越容易插入，但较大的槽开口会对磁通路径产生负面影响。槽开口太小，导线无法通过，则必须将漆包线线一圈一圈绕入槽。这增加了插入和压缩导线的难度，并减少了工具空间有限而可能的最大槽填充。

线圈束尺寸

线圈束尺寸是指每个线圈的匝数和平行导线的数量，在随机缠绕的线圈中，更多的匝数和更多的平行导线导致一个大的线圈束，许多导线相互交叉，没有一个固定的规则。在缠绕和插入过程中，缠绕和交叉导线会在各股导线之间产生额外的死区，这会减少可用的插槽面积，增加插入的难度。此外，由于电线可能需要一根接一根地穿过插槽，大的线束与小的插槽连接将增加组装的难度。

线径

漆包线的规格（直径）对设计有两方面的影响，一个是总直径，它与电位槽填充有直接关系，另一个是实际导体面积，即导线的总直径，考虑有多少电流流过线圈的绝缘层。增加导体面积的一种方法是使用更大规格的导体，以获得更多的铜和更少的绝缘。随着电线尺寸的增加，它变得更硬，更难处理。使用较小规格的电线将提高操作的方便性，但会增加绝缘与导体的比率，较小规格的导线可能导致更多的匝数或平行导线，从而增加插入过程中导线损坏的风险。

对于直径达12“的较小定子，最常见的线规为22至28 AWG，这种尺寸提供了一个良好的铜绝缘比，耐用和易成形，易于工作。调整所有这些因素的规格，设计出满足性能要求并能经济制造的电机，设计过程包括有关槽开口、槽形状、缠绕和插入方法的决定。

定子开口

线槽开口必须允许漆包线在插入过程中容易穿过，并能容纳一些制造辅助装置，以保护漆包线不受槽边缘的影响，特别是当线槽衬垫是较硬的绝缘材料。插入辅助装置通常是一种薄的保护性塑料，它有助于将金属丝导入槽中，它可以将开口空间减少一小部分。考虑允许导线穿过开口并留出一些空间来引导，最小开口应该是电线的两倍。线圈束直径越大，插入就越困难，这增加了开口尺寸的要求，通常开口尺寸是漆包线直径的三到四倍。