汇川联合动力利兹线绕组方案，电机的高效升级路径该往哪走？

NE时代新能源阅读: 3758更新于: 2025-09-26 09:48:32

利兹线（Litzline）是一种特殊的导体结构，它由多根绝缘的细导线按照一定的规律绞合或编织而成。这种结构能够显著减少高频应用中的交流损耗，尤其是集肤效应和邻近效应造成的损耗。利兹线的设计允许电流在各个单独的导线之间均匀分布，从而提高了整体的导电效率。

当前，新能源汽车的电机趋向高速、高效率以及高功率密度化，对电磁线的导电、导热、强度等性能均提出了更高需求。利兹线以及不等宽绕组的方案也相应的被提上了日程，本期内容就来聊聊这两种方案。

01.

利兹线绕组方案兼顾高频低耗高槽满

汇川联合动力是通过在铜线表面包覆石墨烯层形成基础导线，再将多股此类导线绞合为利兹线，铜线可选用圆形、矩形等截面形状（绞合之前单线的形态），但是圆形更有利于提升导线绞合紧实度和石墨烯包覆的均匀性。其铜线直径优选在0.05mm至1mm之间，以兼顾导电性能与高频特性。

汇川联合动力的利兹线其石墨烯层厚度控制在1nm至20nm之间，例如1nm、5nm、10nm等，并通过化学气相沉积（CVD）工艺实现其连续、均匀地生长在铜线表面，从而保障包覆层的质量与性能。

此外，每根基础导线外表还涂覆聚酰亚胺或聚酯亚胺绝缘漆，以增强绝缘性、耐热性和机械稳定性。将多股基础导线通过单绕绞合的方式制成利兹线，其截面也可设计为圆形或矩形（绞合之后整体的形态），其中矩形截面利于提高定子槽满率，从而提升电机功率密度。所以可用圆线先进行绞合，填充系数达85%以上之后，再经模具压方成型为矩形。绞合后的利兹线紧实度不低于90%，这一结构进一步优化了高频性能与机械可靠性。

实际应用表明，采用此类利兹线的定子绕组可实现45%–65%的槽满率，且在高频环境下表现出优异的交流电导率：在1kHz、10kHz、50kHz和100kHz频率下分别达到106%–108%、104%–106%、97%–99%和89%–91%IACS（国际退火铜标准），性能显著优于传统金属圆线利兹线、普通扁线及高导扁线绕组，同时兼顾高槽满率与高频低损耗特性，适用于高效率、高功率密度的电机设计。

以下为其他线型绕组电导率：

采用金属圆导线制得的圆形利兹线10的定子绕组，定子槽满率可以为35％～45％，在1KHZ、10KHZ、50KHZ以及100KHZ的交流电导率可以分别达到98％IACS～100％IACS、95％IACS～97％IACS、88％IACS～90％IACS以及76％IACS～78％IACS；

采用扁线的定子绕组，定子槽满率可以为55％～75％，在1KHZ、10KHZ、50KHZ以及100KHZ的交流电导率可以分别达到100％IACS～102％IACS、93％IACS～95％IACS、81％IACS～83％IACS以及54％IACS～56％IACS；

采用高导扁线的定子绕组，定子槽满率可以为55％～75％，在1KHZ、10KHZ、50KHZ以及100KHZ的交流电导率可以分别达到103％IACS～105％IACS、99％IACS～101％IACS、89％IACS～91％IACS以及72％IACS～74％IACS。

02.

不等宽绕组方案按需分配优化磁耗

当前，扁线绕组的方案，特别是端部形式已经有了较多改进，比如Hair-pin、Umini-pin和X-pin绕组等，但都是采用相同截面积的扁线导体。该结构主要通过加大电流来提高输出扭矩，存在低速大转矩工况下电机铜耗高、发热量大、材料利用率低等缺点。

不等宽的扁线绕组结构，是通过在定子槽内部放置面积较大的扁线绕组，在定子槽口放置面积较小的扁线绕组，即减小了绕组相电阻值，降低了槽口导体的交流铜耗，又提高了槽底处铁心的磁密，还提高了铁心材料利用率。进而提高效率、降低温升。

简单说一下为什么这样做，是因为在高频时，扁线绕组的交流电阻较大，尤其在靠近转子的定子槽口位置，其内层绕组的交流电阻尤其大，这就导致绕组高频的效率和持续性能不具有优势。

此外，定子槽底形状还可灵活设计为梨形、矩形或经过圆角/倒角处理的多边形，不仅便于制造也有利于磁场分布。为进一步优化性能与成本，还可针对不同区段选用不同材料，例如槽底采用铝材而槽口选用铜材，以减轻重量、提高功率密度并控制成本；或者槽底使用实心铜导体，槽口采用利兹线扁线，以兼顾降低交流损耗与合理分配交直流绕组损耗的需要。