Pourquoi le véhicule à nouvelle énergie Xiaomi su7 utilise-t-il des fils plats émaillés ?

Pourquoi du fil plat ?

La demande de composants magnétiques de haute-puissance dans les véhicules à énergies nouvelles, la 5G et le stockage d'énergie photovoltaïque a augmenté rapidement, entraînant la demande de fils émaillés plats et micro-plats.

 

Le fil rond émaillé a un faible taux de remplissage des fentes-après enroulement. En d'autres termes, l'utilisation de l'espace après bobinage est faible, ce qui limite fortement l'efficacité des appareils électriques correspondants. Généralement, une fois le fil émaillé rond enroulé à pleine charge, son taux de remplissage de fente-est d'environ78%. Il est donc difficile de répondre aux exigences de la technologie moderne en matière de composants plats, légers, à faible -consommation d'énergie-et à hautes-performances.

 

Pour remédier à cette limitation, un fil plat émaillé a été développé - améliorant l'utilisation de l'espace et permettant une densité de puissance plus élevée dans les conceptions de moteurs compacts.

 

La transition du fil rond au fil plat constitue l’une des étapes d’évolution les plus importantes dans la conception des moteurs électriques au cours des deux dernières décennies. Alors que les fabricants de NEV s’efforcent d’obtenir une autonomie plus longue, une charge plus rapide et des véhicules plus légers, chaque gramme de cuivre et chaque centimètre cube d’espace dans l’emplacement du stator deviennent essentiels. La technologie des fils plats répond directement à ces contraintes en maximisant le rapport entre la section transversale du cuivre conducteur- et la surface totale de l'emplacement -, une métrique connue sous le nom defacteur de remplissage des emplacements.

 

Qu'est-ce que le fil plat émaillé ?

Le fil plat émaillé est un fil de bobinage constitué d'une tige de cuivre sans oxygène-ou d'une tige d'aluminium de qualité électrique-, étirée, extrudée ou laminée à travers une matrice d'une certaine spécification, puis recouverte de peinture isolante plusieurs fois. Contrairement aux fils ronds traditionnels, la section transversale du conducteur-est rectangulaire plutôt que circulaire, ce qui permet aux fils de s'empiler étroitement avec un espacement minimal entre les fils-.

 

Spécifications typiques

• Épaisseur:0,025 mm – 2 mm
• Largeur:généralement inférieur à 5 mm
• Rapport largeur-sur-épaisseur :2:1 à 50:1
• Matériau conducteur :Cuivre-sans oxygène (OFHC), aluminium de qualité électrique-ou aluminium-plaqué de cuivre
• Isolation:Revêtement d'émail multi-couche (à base de polyester, polyesterimide, polyamideimide ou polyimide-)
• Classe thermique :Généralement classe 180 (H) à classe 220 (C+), adapté à un fonctionnement continu jusqu'à 220 degrés

 

Classification par rapport largeur-à-épaisseur

Les fils plats émaillés sont en outre classés en fonction de leur rapport hauteur/largeur :

Catégorie	Rapport largeur-sur-épaisseur	Utilisation typique
Fil plat	2:1 – 8:1	Moteurs et transformateurs à usage général-
Petit fil plat	8:1 – 20:1	Moteurs d'entraînement NEV, équipements de précision
Fil micro-plat	20:1 – 50:1	Bobinages haute-densité, inducteurs 5G, électronique miniature

 

 

Fil rond et fil plat : une comparaison détaillée

La différence fondamentale entre les fils émaillés ronds et plats réside dans leur géométrie de section transversale. Lorsque des fils ronds sont emballés dans une fente de stator, les formes circulaires laissent intrinsèquement des espaces interstitiels entre les fils adjacents -, consommant généralement 20 à 40 % de la surface de la fente sous forme d'espace perdu. Les fils plats, en revanche, peuvent être empilés comme des briques avec un espacement entre les fils proche de -nul-, augmentant considérablement la proportion de conducteur utile.

 

Fil rond

Coupe transversale-circulaire. Les fils se touchent en des points uniques, laissant des espaces importants entre eux. Remplissage de l'emplacement généralement de 40 à 55 % (enroulement réel), jusqu'à environ 78 % dans les calculs idéalisés à pleine charge-.

 

Fil plat

Section transversale rectangulaire-. Les fils s'empilent face à face-à-face avec un minimum d'espaces. Les emplacements remplissent généralement plus de 60 à 78 % dans les conceptions de moteurs NEV réels-, avec des maximums théoriques dépassant 90 %.

 

Paramètre	Fil rond	Fil plat
Forme de section-	Circulaire	Rectangulaire
Facteur de remplissage des emplacements (typique)	40 – 55%	60 – 78%+
Utilisation de l'espace	Faible (espacement entre-fils)	Élevé (empilage serré)
Densité de puissance	Limité	Nettement plus élevé
Conductivité thermique	Modéré (contact ponctuel)	Supérieur (contact facial → meilleure dissipation thermique)
Résistance AC (à haute fréquence)	Pénalité moindre pour l’effet cutané	Pertes par courants de Foucault plus élevées dans les dimensions épaisses
Méthode d'enroulement	Plaie aléatoire / concentrée	Épingle à cheveux/épingle à cheveux continue/enroulement de vague
Complexité de fabrication	Processus simple et mature	Outillage complexe, pliage de précision requis
Fin-longueur d'enroulement	Plus long (enroulement aléatoire)	Plus court, plus compact
Coût (par kg de cuivre)	Inférieur	15 à 30 % plus élevé
Difficulté de réparation/rembobinage	Plus facile	Difficile (nécessite souvent le remplacement complet du stator)
Adoption typique d'un moteur NEV	Modèles plus anciens/économiques	Plateformes NEV grand public (2020+)

 

Pourquoi c'est important dans les moteurs d'entraînement NEV

 

Le moteur d’entraînement est le cœur d’un véhicule à énergie nouvelle. Pendant le fonctionnement, les fils électromagnétiques à l'intérieur du moteur doivent résister à des taux de variation de tension, de température et de -haute tension (dV/dt). Ces conditions sont bien plus extrêmes que celles des moteurs industriels traditionnels :

 

• tension:Bus 400 V ou 800 V CC (vs . 380 V CA dans les moteurs industriels)
• Fréquence de commutation :Commutation d'onduleur SiC/GaN 10-20 kHz (vs . 50/réseau 60 Hz)
• Température maximale :150 à 180 degrés en continu, jusqu'à 220 degrés en transitoire (vs.<100°C typical industrial)
• Objectif de densité de puissance :5 à 20 kW/kg (contre . 1–3 kW/kg pour les moteurs industriels)
• Plage de vitesse :0 à 20 000+ tr/min (contre . 1 500 à 3 000 tr/min en mode industriel)

 

Si les fils électromagnétiques et les matériaux isolants ne peuvent pas résister à ces conditions, ils se briseront facilement et réduiront la durée de vie du moteur. À l'heure actuelle, en raison de processus simples et de films de peinture monocouches -, de nombreux produits sur le marché ont une mauvaise résistance au corona et une mauvaise -résistance aux chocs thermiques -, ce qui affecte directement la durée de vie du moteur d'entraînement.

 

Principaux avantages de performance du fil plat dans les moteurs NEV

 

1. Densité de puissance plus élevée

En augmentant le facteur de remplissage des fentes de ~45 % (fil rond) à ~70 %+ (fil plat), le moteur peut transporter 30 à 50 % de courant en plus dans le même volume de stator. Cela se traduit directement par un couple maximal et une puissance de sortie plus élevés - ou, de manière équivalente, la même puissance peut être obtenue dans un moteur plus petit et plus léger. Des économies de poids de 10 à 20 % sont typiques lors de la conversion d'une conception de moteur à fil rond-en fil plat.

 

2. Efficacité améliorée

Une section transversale de cuivre plus élevée-réduit la résistance de l'enroulement (R), ce qui réduit les pertes résistives (I²R). De plus, les enroulements d'extrémité plus courts-des configurations en épingle à cheveux réduisent la longueur de cuivre "inactive" - la partie du fil qui contribue uniquement à la résistance mais pas au couple. Combinés, ces effets améliorent généralement l'efficacité du moteur en0,5 à 2 points de pourcentage, ce qui est significatif lorsque l'efficacité de base est déjà de 94 à 96 %.

 

3. Gestion thermique supérieure

Dans un enroulement de fil rond-, la chaleur doit être transférée à travers des contacts ponctuels entre les fils -un chemin thermique à haute-résistance. Dans les enroulements de fils plats-, la chaleur est transférée sur de larges zones de contact face à face-à-, améliorant considérablement la conductivité thermique. Cela permet au moteur de maintenir une puissance continue plus élevée sans dépasser les limites de température d'isolation, et permet un refroidissement plus efficace via des chemises d'eau du stator ou des systèmes de pulvérisation d'huile.

 

4. Consommation réduite de cuivre

Des enroulements aux extrémités plus courtes-et une efficacité de remplissage plus élevée signifient qu'une quantité moindre de cuivre est nécessaire pour les mêmes performances électromagnétiques. Des économies de cuivre de 10 à 20 % sont courantes, réduisant à la fois le coût des matériaux et le poids du moteur -, un double avantage pour les applications NEV où chaque kilogramme compte pour l'autonomie.

 

5. Meilleur NVH (bruit, vibration, dureté)

La disposition rigide et structurée des enroulements en épingle à cheveux est moins sujette aux vibrations sous l'effet des forces électromagnétiques que les enroulements à fil rond-desserrés. Cela contribue à un fonctionnement plus silencieux du moteur -, un différenciateur de plus en plus important alors que les NEV rivalisent en termes de raffinement de l'habitacle.

 

6. Fabrication automatisée en-grands volumes

Les processus de bobinage en épingle à cheveux (formation de fil, insertion, soudage) sont intrinsèquement plus automatisables que le bobinage aléatoire de fil rond. Cela permet une qualité constante avec des volumes de production de plusieurs centaines de milliers d'unités par an, avec un coût de main-d'œuvre réduit par moteur.

 

Par exemple, le dernier véhicule à énergie nouvelle de Xiaomi, Su7. Il adopte la meilleure conception d'enroulement de fil plat de type broche-de l'industrie, et les emplacements des pôles du stator et du rotor de 54 emplacements et 6 pôles sont assortis. Le taux de pleine fente est monté en flèche jusqu'à 77 % et le taux de perte de fer a été considérablement réduit de 25 %, ce qui a entraîné une augmentation de 0,3 % de l'efficacité globale du moteur.

 

Le fil émaillé produit par GNEE est largement utilisé dans les véhicules à énergies nouvelles, l'électronique grand public, l'énergie propre, les composants électroniques, l'électricité, l'entraînement et d'autres domaines. Nous sommes un fournisseur de fil émaillé à grande échelle-avec une excellente qualité de produits dans l'industrie.Bienvenue à nous contacter !