一、背景

图1.1

新能源汽车目前处于快速发展时期，产品质量快速提升，消费者对整车性能要求越来越高。由于扁线电机在高效率，高功率密度，优秀NVH，高集成性和低成本方面相比圆线电机有明显的优势，所以众多高端车型均搭载扁线电机，如（图1.1）各畅销车型使用扁线电机情况如下，预计在2025年扁线电机的渗透率会更大。如（图1.2）搭载在特斯拉Model Y的10层扁线电机在去年首次曝光，扁线技术又将迎来大家热议的话题。

图1.2

扁线虽然拥有许多传统绕组不可比拟的优点，但同时扁线电机也有部分劣势，及工艺难点。

1、设备投资大；

2、加工难度增大（插头、线成型、扭头、切平、焊接等）与圆线电机工艺上有很大差异，且对设备的精度和工艺一致性要求极高；

3、系列化难度大，由于扁线电机匝数相对固定，很难通过简单增加叠厚，来满足不同产品对于电机性能的需求；

4、专利壁垒。

此篇主要介绍各厂家的扁线电机专利中几种特殊的绕组结构，针对上述扁线电机痛点，做了哪些创新。

在上一期文章《扁线电机绕组技术解析（一）》中主要讲解了绕组的基本结构、原理及扁线电机基本的绕组方案。如果已经遗忘的小伙伴可以再复习下。

二、传统扁线绕组结构

1、 整距波绕组

扁线绕组为保证端部整齐美观，引出线相对集中，更有利于busbar布置.通常采用波绕组形式。由于工艺能力限制，目前国内扁线电机层数以4层、6层、8层为主。以8极48槽8层波绕扁线电机为例,层数由外径向内径编号为a-h，OX代表槽内电流流向，红色和蓝色代表不同的两支路，实线和虚线代表hairpin绕组的皇冠端和焊接端：

图2.1

如（图2.1）按照绕线次序和并联支路分类，绕组结构为A=2,每条支路共8个子绕线段，1根桥接线。

第一支路：

第一子绕线段；（7a-13b）、（19a-25b）、（31a-37b）、（43a-1b）

第二子绕线段；（7c-13d）、（19c-25d）、（31c-37d）、（43c-1d）

第三子绕线段；（7e-13f）、（19e-25f）、（31e-37f）、（43e-1f）

第四子绕线段；（7g-13h）、（19g-25h）、（31g-38h）、（43g-1h）

桥接线；（1h-8h）

第五子绕线段；（8h-2g）、（44h-38g）、（32h-26g）、（20h-14g）

第六子绕线段；（8f-2e）、（44f-38e）、（32f-26e）、（20f-14e）

第七子绕线段；（8d-2c）、（44d-38c）、（32d-26c）、（20d-14c）

第八子绕线段；（8b-2a）、（44b-38a）、（32b-26a）、（20b-14a）

第二支路：

第一子绕线段；（8a-14b）、（20a-26b）、（32a-38b）、（44a-2b）

第二子绕线段；（8c-14d）、（20c-26d）、（32c-38d）、（44c-2d）

第三子绕线段；（8e-14f）、（20e-26f）、（32e-38f）、（44e-2f）

第四子绕线段；（8g-14h）、（20g-26h）、（32g-38h）、（44g-2h）

桥接线；（2h-7h）

第五子绕线段；（7h-1g）、（43h-37g）、（31h-25g）、（19h-13g）

第六子绕线段；（7f-1e）、（43f-37e）、（31f-25e）、（19f-13e）

第七子绕线段；（7d-1c）、（43d-37c）、（31d-25c）、（19d-13c）

第八子绕线段；（7b-1a）、（43b-37a）、（31b-25a）、（19b-13a）

如（图2.1）按照焊接端扭转方向分类，分为两类导体；

第一类导体；左支腿向左扭转-右支腿向右扭转，如（19a-25b）

第二类导体；左支腿向左扭转-右支腿向左扭转，如（8h-2g）

如（图2.1）按照焊接端分离方向分类，分为三类导体；

第一类导体；左支腿向内分离-右支腿向外分离，如（19a-25b）

第二类导体；左支腿向内分离-右支腿向内分离，如（43a-1b）

第三类导体；左支腿向外分离-右支腿向外分离，如（7c-13d）

小结：

（1）绕组按照节距Y=6沿线制方向像波浪似地绕制a、b层后。在绕制完第一子绕线段（43a-1b）后，由于要继续绕制后面的层号，且7a已经占用，1b无法和7a相连。故改变焊接端的分离方向，跨层（1b-7c）相连后继续绕制。其余子绕线段同理。

（2）在绕制完第四子绕线段（43g-1h）后，已经无法再次跨层。但偶数槽号的U相还未开始绕制，故需要改变跨距，由从跨距6变为7.我们它通常把（1h-8h）这根绕组叫做桥接线或者异形pin。桥接后，绕制方向由顺时针改变为逆时针，反向继续绕制完剩余U1槽。

（3）在实际绕制最后g、h两层的操作中，不一定要绕制完一圈直到（43g-1h）后开始向前桥接，也可在此之前桥接，如（图2.2）桥接线变为（1h-44h），也可绕制完成。只有进出线相对位置发生变化14a出线变为2a出线。需要注意的是桥接位置选择不当可能导致进出线端相距过远，busbar布置困难，通常只采用上述两种方式。如（图2.1）按照绕线次序和并联支路分类，绕组结构为A=2,每条支路共8个子绕线段，1根桥接线。

图2.2

（4）在实际绕制中，皇冠端之间要保证相互平行，焊接端之间也要保证相互平行，如（7a-13b）、（7c-13d）、（8a-14b），避免不同层交叉焊接，会导致pin线间出现干涉。

（5）此绕组结构同样适用于并联支路数A=1、4。如（图2.1）只需将（14a-8a）相连，则变为A=1；或将桥接线拆开，增加出线端1h和进线端8h，则变为A=4

（6）同样，此绕组结构也可沿逆时针方向绕制如（7a-1b）；由于异形pin会占用径向空间，也可将a-h层对调，由外侧出线改为内侧出线；也可以虚线实线对调，出线由皇冠端出线变为焊接端出线。

2、短距波绕组

为有效削弱五次和七次谐波，实际应用中通常采用短距绕法，如图（2.3），线圈一侧跨距Y1=7，另一侧跨距Y2=5，合成节距Y=极距2τ=48/4=5+7=12。

图2.3

如（图2.3）按照绕线次序和并联支路分类，绕组结构为A=2,每条支路共8个子绕线段，1根桥接线。

第一支路：

第一子绕线段；（7a-14b）、（19a-26b）、（31a-38b）、（43a-2b）

第二子绕线段；（7c-14d）、（19c-26d）、（31c-38d）、（43c-2d）

第三子绕线段；（7e-14f）、（19e-26f）、（31e-38f）、（43e-2f）

第四子绕线段；（7g-14h）、（19g-26h）、（31g-38h）、（43g-2h）

桥接线；（2h-8h）

第五子绕线段；（8h-1g）、（44h-37g）、（32h-25g）、（20h-13g）

第六子绕线段；（8f-1e）、（44f-37e）、（32f-25e）、（20f-13e）

第七子绕线段；（8d-1c）、（44d-37c）、（32d-25c）、（20d-13c）

第八子绕线段；（8b-1a）、（44b-37a）、（32b-25a）、（20b-13a）

第二支路：

第一子绕线段；（8a-15b）、（20a-27b）、（32a-39b）、（44a-3b）

第二子绕线段；（8c-15d）、（20c-27d）、（32c-39d）、（44c-3d）

第三子绕线段；（8e-15f）、（20e-27f）、（32e-39f）、（44e-3f）

第四子绕线段；（8g-15h）、（20g-27h）、（32g-39h）、（44g-3h）

桥接线；（3h-9h）

第五子绕线段；（9h-2g）、（45h-38g）、（33h-26g）、（21h-14g）

第六子绕线段；（9f-2e）、（45f-38e）、（33f-26e）、（21f-14e）

第七子绕线段；（9d-2c）、（45d-38c）、（33d-26c）、（21d-14c）

第八子绕线段；（9b-2a）、（45b-38a）、（33b-26a）、（21b-14a）

如（图2.3）按照焊接端扭转方向分类，分为两类导体；

第一类导体；左支腿向左扭转-右支腿向右扭转，如（19a-26b）

第二类导体；左支腿向左扭转-右支腿向左扭转，如（8h-1g）

如（图2.3）按照焊接端分离方向分类，分为三类导体；

第一类导体；左支腿向内分离-右支腿向外分离，如（19a-26b）

第二类导体；左支腿向内分离-右支腿向内分离，如（43a-2b）

第三类导体；左支腿向外分离-右支腿向外分离，如（7c-14d）

小结：

（1）短距绕组跨层方式与整距类似，同样是在绕制完一圈后改变焊接端的分离方向，跨层线（3b-8c）相连后继续绕制。

（2）短距绕组桥接方式与整距类似，在绕制完第四子绕线段（44g-3h）后，改变跨距由从跨距5变为6，绕制方向由顺时针改变为逆时针，反向继续绕制完剩余U1的槽。

（3）如（图2.4），同样短距绕组也可在（43g-2h）向前桥接，桥接线变为（2h-44h）。

图2.4

（4）同理，皇冠端之间要保证相互平行，焊接端之间也要保证相互平行，避免不同层交叉焊接，会导致pin线间出现干涉。

（5）同理，也可将此绕组结构改为A=1、4；由顺时针绕制改为逆时针方向绕制；由外侧出线改为内侧出线；由皇冠端出线改为焊接端出线。

（6）由于短距绕组，并非每一个槽不同层数之间都是相同相位，如7a和7b之间相位分别为U+和W-。则层与层之间存在较大的电势差，对于高压系统来说。对于绝缘要求更高。

三、松正-CN202010958051

此专利中介绍了一种长短距和长整距或短整距绕组混绕波绕方案。其特征在于：所述定子铁芯径向相邻的第M层与第M+1层的导体的相焊接的两个焊接端部之间的节距为短节距或长节距，其他相邻两层的导体的相焊接的两个焊接端部之间的节距为整节距。以8极48槽6pin，A=2为例,如（图3.1）

图3.1

按照绕线次序和并联支路分类，绕组结构为A=2,每条支路共6个子绕线段，1根桥接线。

第一支路

第一子绕线段；（13b-8a）、（2b-43a）、（37b-32a）、（26b-19c）

第二子绕线段；（14d-8c）、（3d-43c）、（38d-32c）、（27d-21e）

第三子绕线段；（15f-8e）、（2f-45e）、（39f-32e）

桥接线：（26f-33f）

第四子绕线段；（39e-44f）、（2e-9f）、（15e-20f）、（26e-32d）

第五子绕线段；（37c-45d）、（2c-8d）、（13c-21d）、（26c-31b）

第六子绕线段；（37a-44b）、（2a-7b）、（13a-20b）

第二支路

第一子绕线段；（14b-7a）、（1b-44a）、（38b-31a）、（25b-20c）

第二子绕线段；（15d-7c）、（2d-44c）、（39d-31c）、（26d-20e）

第三子绕线段；（14f-9e）、（3f-44e）、（38f-33e）

桥接线；（27f-32f）

第四子绕线段；（38e-45f）、（3e-8f）、（14e-21f）、（27e-33d）

第五子绕线段；（38c-44d）、（1c-9d）、（14c-20d）、（25c-32b）

第六子绕线段；（38a-43b）、（1a-8b）、（14a-19b）

按照焊接端扭转方向不同分为两类相同；

左支腿向左扭转-右支腿向右扭转，如（13b-8a）

焊接端分离方向相同；

左支腿向内分离-右支腿向外分离，如（13b-8a）

小结：

（1）如（图3.2）长短距绕组是指：在a、b层之间或者e、f层之间，皇冠端采用两种成型导体，如（图3.5）长节距导体200A设于短节距导体200B外部，长节距导体200A的节距为7，短节距导体200B节距为5。

图3.2 皇冠端连线

图3.3 焊接端连线

（2）如（图3.2）长整距绕组是指：在c、d层之间，皇冠端采用两种成型导体，如（图3.6）长节距导体250A设于整节距导体250B外部，长节距导体250A的节距为8，整节距导体250B节距为6。

图3.4 皇冠端连线（变形）

（3）如（图3.4）该绕组结构可将d、e、f相位由顺时针偏移改为逆时针偏移，则c、d层长整距绕组变为整短距，如（图3.7）整节距导体210A设于整节距导体210B外部，长节距导体210A的节距为8，整节距导体210B节距为6。