前言
新能源驱动电机的性能优劣，直接决定了电动汽车的动力输出、能效及可靠性。而定子，作为电机的核心部件，其设计质量更是影响电机性能的关键要素。本文将从铜满率、绕组峰值电密、以及定子出线位置三个方面，深入探讨如何评估新能源驱动电机定子设计的优劣。
01 铜满率
铜满率，即定子槽内裸铜所占的横截面积与裸槽内可用空间总量的比值，是衡量电机定子设计好坏的重要指标。
1.好的设计铜满率的选择
对于400V平台的新能源驱动电机，铜满率应保持在70%以上；
对于800V平台，铜满率则需达到60%以上。
计算铜满率要剔除绝缘材料
高铜满率意味着更多的铜导体被有效利用，能有效降低电阻损耗，从而提升电机效率。
2.铜满率对性能的影响
▶ 功率密度：高铜满率有助于提升电机的功率密度，使电机在相同体积下输出更大的功率。
▶ 效率：铜满率越高，电机绕组的电阻越小，电阻损耗相应降低，电机效率得以提高。
3.铜满率的实现
▶ 绝缘材料：选用高性能绝缘材料（如PI漆），减少绝缘层占用的空间，提高铜满率。
▶ 绕线工艺：在工艺允许的前提下，尽量减小线与线之间的间隙，提高绕线密度。
02 绕组的峰值电密
绕组峰值电密，即绕组中电流密度的最大值，是评估电机定子设计优劣的另一关键指标。
1.好的设计电机峰值电密的选择
新能源驱动电机的绕组峰值电密应达到30A/mm²以上，以确保电机在高负荷下稳定运行，同时保持高效率。
2.峰值电密对性能的影响
▶ 输出功率：高峰值电密意味着绕组能承载更大的电流，从而提高电机的输出功率。
温升：高电流密度会导致绕组温度升高，因此合理的散热设计至关重要。
▶ 绝缘寿命：长期高负荷运行会加速绝缘材料的老化，影响电机使用寿命。
3.提高峰值电密的方法
▶ 改进散热设计：通过增加散热面积、优化风道等方式，提高电机散热能力。
▶ 选用耐热等级高的绝缘材料：虽然成本可能稍高，但为了更高的功率密度和更长的使用寿命，这是值得的。
03 定子出线位置
定子出线位置是影响电机性能和可靠性的另一个关键因素。
1.好的设计出线位置的选择
定子出线位置应尽量靠近外侧，这样不仅可以缩短升高pin的长度，还有助于减少接线长度，降低设计成本。
2.出线位置对性能的影响
▶ 接线复杂度：出线位置靠近外侧可以简化接线过程，降低接线错误和故障的可能性。
▶ 抗振动能力：出线位置靠近外侧，使得升高pin长度缩短，悬臂也相应缩短，从而提高电机的抗振动能力。
3.出线位置的优化方法
▶ 优化设计：通过优化绕组出线图，使得出线位置尽量靠近外侧。
总结
新能源驱动电机定子设计的好坏，直接关系到电机的性能、效率和可靠性。通过合理控制铜满率、绕组峰值电密以及定子出线位置等关键参数，可以显著提升电机的性能表现和使用寿命。未来，不断优化电机定子设计，提高电机性能，将是新能源汽车领域的重要发展方向之一。
来源：RIO电驱动
