209 電機定子槽型（梨形槽、平底槽）選型的關鍵依據是什麼？槽的深淺和漏抗的關係是什麼？

神行問答209：

電機定子槽型（梨形槽、平底槽）選型的關鍵依據是什麼（繞組下線工藝？扁線和圓線是不是一定不同）槽的深淺和漏抗的關係是什麼，從長期來看，梨形槽和平底槽哪個有可能成為主流？

參考答案1：

對於功率密度和轉矩密度不大的小電機，多指非同步電機或者永磁電機，定子基本採用梨形槽，基本上為散下圓銅線為主；梨型槽所具有的半圓槽底，可以使絕緣紙與半圓槽底很好的貼合，從而提高槽滿率。

而平底槽主要分為平行槽和錐形槽。

平行槽主要用於工業領域大功率的同步電機以及非同步電機，繞組通常採用成型繞組；對應的，在新能源領域，與平行槽相配合的是hairpin繞組；無論是成型繞組還是hairpin繞組對於提高槽滿，降低電密都十分有利；然而，集膚效應所帶來的的電阻的增加，對於轉速較高的電機十分不利。

錐形槽其實相比於梨型槽，在一定程度上增大了槽的有效面積，減小了定子軛部的厚度，通常適用一些定子軛部磁負荷或者齒部磁負荷有餘量的，同時對槽滿率有要求的設計。

至於漏抗，與槽相對應的是槽漏抗；與定子槽的開口寬度，槽的寬度，以及定子的軸向長度都有關係，不可一概而論。

梨型槽在散下線的電機上一直是主流；平底槽中的平行槽在大型的工業電機領域一直都是主流；在採用hairpin 繞組的新能源電機上平行槽也是主流。

透過以上分析，其實可以看出，選擇何種槽型是和繞組相關，而選擇何種繞組是和電機的應用領域以及功率密度、轉速相關的。

參考答案提供者：hec-欒慶偉

參考答案2：

梨形槽主要用於圓形線，平底主要適合扁銅線。如果互換的話，比如扁銅線放在梨形槽裡面，那麼因為槽有圓弧邊緣會有一定面積無法填充金屬銅，從而降低了滿槽率，不利於推進去更多的電流，減少電磁效能的實現的空間。同樣的如果圓線放在方槽裡面，那麼銅線也不會充分的塞進並且緊密配合，因為圓形和圓形的線擠壓到一塊最節約面積的排列方式是近似於圓形或者六方形，這個類似於蜂窩狀。

槽的深淺，一方面是看磁場從齒的部分走的面積還有鄂部的面積比例近似相當，這樣保證磁場的路徑從齒到鄂部的阻力一樣，另外一個角度看，槽太深了會讓齒的徑向長度增加，從而降低了定子的圓周方向的剛度，會降低NVH效能，增加振動響應。

哪一個主流，這個要看電機速度了，比如最近很火的碳化矽技術可以給igbt更高的開關頻率，也讓電機在高速下一個電週期裡面用很多的開關次數，形成比較平滑的電磁輸入，降低噪音振動，並且可以適應更高的轉速，那麼有一個高速和更高開關頻率的代價就是電機定子銅線有高頻肌膚效應，會顯著的增加發熱損失，有時候會比中速增加1/4損失，那麼越高速，浪費的電能越多。解決方案就是在銅線總面積基本不變的基礎上用很多細的線，或者是徑向很扁的扁銅線來降低肌膚效應的損耗影響，或者定子做的更粗大，對於圓線來說，天生比扁銅線適合高頻執行，而且加工便宜製造效率也高，但是有一個缺點是，因為單位面積下圓線的表面積大，那麼需要的絕緣漆的用量也多，定子槽面積一樣基礎上無法繼續大幅度塞進去更多的銅線。如果要繼續提升電機效能就要多加電流，但是會遇到絕緣材料耐溫極限的限制，在耐溫效能極限的基礎上還要繼續增加電流就要多塞銅線，那麼就把圓線換成扁銅線，可以提升大概15%的滿槽率；缺點是製造難度和成本大幅度增加，還有一個缺點是，扁銅線一根的截面積明顯大於一根圓線，那麼調整電磁效能的時候，少一根多一根效能差異極大，也不方便微調最佳化，只能定子系列化標準化，讓多調整轉子設計去最佳化電磁效能。另外一個扁線缺點是，為了儘量降低肌膚效應 要做的徑向方向比較扁，環向比較長，這樣彎曲銅線製造過程會有更大機率磨損破壞結緣層，需要後續更多的絕緣保護工作，比如浸漆增加工時，反過來，圓線很方便多加一圈。趨勢來說，以中低速為主的電機，圓形和扁線都各有優勢。高速來說， 圓線肌膚效應的損耗小，扁線會限制一下高速效能，但是可以透過超級銅線技術繼續挖掘散熱效能，他是在銅線表面加一層碳奈米結構提高散熱係數，缺點是成本極大。

參考答案提供者：蜂巢電驅動-劉笑天

參考答案3：

1、繞組型別，扁線繞組肯定是選平底槽，能提高槽滿率，增加定子軛部的厚度。

2、根據磁路的飽和情況來選擇，磁路設計的時候如果定子軛部磁密飽和度低和槽底角位置的磁密飽和度高，選擇圓底槽可以降低槽底角的磁密飽和，提升模具的使用壽命。

3、散嵌繞組，即使選擇平底槽，一般靠近線圈內邊的槽底角的線是下不滿的，這個和下線方式有關，如果繞組會有正向和逆向兩種下線方式的組合，選圓底梨形槽更好一些；不同的槽型漏抗不一樣，總體趨向是與槽深/槽口寬度的比值成正比。可參閱陳世坤《電機設計》。

長期來看，在永磁電機中平底槽會是主流，主要理由：追求高功率密度、高槽滿率，平底槽可以增加槽面積，增加軛部的厚度；極數多，軛部的厚度小，增加軛部的厚度提升固有頻率顯得更重要。

在中小型感應電機中梨形槽還會是主流，因為追求低成本為主，模具使用壽命長、槽滿率低。

參考答案提供者：浙江新能-晉兆海