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　　用來驅(qū)動EV及HEV的馬達要求尺寸小、重量輕而且價格低。其中重要的基礎(chǔ)技術(shù)就是“線圈繞線方法”了。將扁平線相對于內(nèi)芯縱向纏繞；在不分割內(nèi)芯的情況下高密度繞線；將16根裸導(dǎo)線擰在一起纏繞，并避免交叉。這些繞線措施將直接關(guān)系到馬達的性能，甚至EV的性能。

　　馬達技術(shù)對EV（電動汽車）及HEV（混合動力車）的發(fā)展起到支撐作用。盡管該領(lǐng)域不像電池那樣能夠成倍提高性能，但疏忽大意的話同樣會在競爭中落敗。因為這種技術(shù)還有進步的“空間”。

　　馬達的主要部件——線圈目前正在以占空比為軸心不斷發(fā)展進步。占空比是實際導(dǎo)線截面積在與電流垂直的平面切割線圈時的截面積中所占的比例。如果占空比提高，便可實現(xiàn)尺寸小、重量輕且強有力的馬達。

　　早晚會采用扁立繞法

　　圖1：利用PEEK膠帶絕緣后的扁立繞組線圈

　　可以看到膠帶斜向纏繞。轉(zhuǎn)角處因加工而出現(xiàn)了嚴重變形，不過膠帶表現(xiàn)出了良好的追隨性

　　“能夠使用‘扁立（Edge Wise）繞法’線圈”是馬達技術(shù)人員的夢想。扁立繞法線圈是將導(dǎo)線邊緣（Edge）緊貼內(nèi)芯（鐵芯），將導(dǎo)線相對于內(nèi)芯縱向纏繞的線圈（圖1）。因散熱性出色，能夠提高馬達的輸出功率。

　　目前已經(jīng)出現(xiàn)了距離這一夢想更近一步的技術(shù)。那就是由聚醚醚酮（PEEK）制成的絕緣膠帶。PEEK樹脂銷售商Victrex Japan與Towatec及浦谷工程共同開發(fā)出了利用這種膠帶對扁平線進行高密度扁立卷繞的加工技術(shù)。

　　就少量生產(chǎn)來說，扁立繞法是始于大正時代的技術(shù)。在EV方面，已被電抗器（Reactor）等小型產(chǎn)品采用。但此前尚未用于馬達，更不用說用于汽車的大型馬達。

　　線圈的導(dǎo)線一般為截面呈圓形的圓形線〔圖2（a）〕。后來又發(fā)展為正方形及長方形的方形線，在長方形導(dǎo)線中，又出現(xiàn)了縱橫比較大的扁平線。目前已開始普及的是采用扁平線繞制的平繞線圈〔圖2（b）〕。馬達技術(shù)人員的夢想是在此基礎(chǔ)上進一步發(fā)展成扁立繞法線圈〔圖2（c）〕。

　　圖2：因線圈線不同而產(chǎn)生的差別

　　由（a）圓形線發(fā)展為（b）平繞法扁平線。（c）下一目標(biāo)是扁立繞法扁平線。紅色部分的溫度會上升。

　　平繞的別名又稱倒繞。這是一種使扁平線的平坦面緊貼內(nèi)芯進行卷繞的方法。給人的印象是將絲帶線緊緊卷繞在內(nèi)芯上。另外，雖說是“緊貼內(nèi)芯”，但有時也在其他工藝中加工以后再插入內(nèi)芯。

　　扁立繞法與平繞法相比，導(dǎo)線的卷繞方法相差90度。彎曲的部分外側(cè)大幅伸展，而內(nèi)側(cè)則大幅收縮。給人的印象從絲帶線纏繞，變成了塑性加工。難度一下子提高不少。

　　如果用圓形線繞制線圈的話，就無法期待獲得多高的占空比。由于是在四方形空間中并排放置圓形物體，因此到處都會留下縫隙。計算式的分子中不包含絕緣皮膜截面積的“標(biāo)準(zhǔn)占空比”只有35～55％左右。而采用方形線的話，就能消除縫隙，使占空比提高至62～85％。

　　無論是平繞法還是扁立繞法，占空比都不會產(chǎn)生多大差別。產(chǎn)生差別的是散熱性。驅(qū)動馬達旋轉(zhuǎn)時，與銅損相當(dāng)?shù)碾娏诰€圈內(nèi)變成熱量。由于要防止過量電流損害絕緣材料，因此電流的上限值一定，這樣輸出功率也一定。要提高輸出功率，就需要不斷進行冷卻。

　　線圈產(chǎn)生的熱量會從內(nèi)芯散發(fā)到定子外側(cè)的圓環(huán)，然后釋放到馬達表面的散熱片及冷卻水流道中。使用圓形線繞制線圈的話，熱量就會沿著導(dǎo)線→絕緣材料→縫隙→絕緣材料→相鄰導(dǎo)線這一路線反復(fù)流通。當(dāng)然，因到達內(nèi)芯的熱阻力較大，因此會導(dǎo)致導(dǎo)線溫度上升。

　　如果是方形線或扁平線的話，只要仔細卷繞，就能使縫隙縮小，熱量的通路會縮短為導(dǎo)線→絕緣材料→相鄰導(dǎo)線，這樣就會提高散熱性。即便如此，遠離內(nèi)芯的導(dǎo)線的熱量也會在數(shù)次通過絕緣材料后最終到達內(nèi)芯。因?qū)Ь€為銅線，因此熱傳導(dǎo)率較高，而絕緣材料的熱傳導(dǎo)率較低。

　　采用扁立繞法時，所有導(dǎo)線的邊緣都會接觸內(nèi)芯。因此熱量不會傳至“相鄰導(dǎo)線”。通路可簡化至導(dǎo)線→內(nèi)芯。熱阻力會變得極小。

　　很難用扁平線制造漆包線

　　在此需要介紹一下絕緣膠帶。要采用扁立繞法繞制線圈，需要使用縱橫比極大的扁平線。但此前存在絕緣問題，因此制造起來比較困難。

　　圖3：用扁平線制造漆包線時

　　涂膜厚度不均勻，有時會導(dǎo)致涂膜龜裂。

　　以往的絕緣材料是名為漆包線的材料。其實涂布的是聚酯及聚酰胺-酰亞胺（PAI）等絕緣材料。涂布后還需要烘干，涂膜會在烘干后收縮。如果是圓形線的話，收縮會比較均勻，而扁平線卻會出現(xiàn)問題。由于涂膜會收縮，也就是相互吸引，因此很多絕緣體會聚集在長邊的中央部，導(dǎo)致涂膜厚度增加（圖3）。邊角部分則被周圍拉緊，導(dǎo)致涂膜變薄?？v橫比較大時，甚至?xí)?dǎo)致涂膜龜裂。

　　作為解決這一問題的對策，扁平線不使用涂膜而用絕緣膠帶的情況居多。原來選擇的對象是聚酰亞胺（PI）膠帶。PI薄膜比較硬。采用扁立繞法時，纏繞膠帶后要進行“塑性加工”，因此若膠帶不會相應(yīng)伸展或收縮的話就會很麻煩。所以，以前在扁立繞法中采用PI薄膜比較困難。而PEEK可以伸縮，能夠適應(yīng)“塑性加工”。

　　選擇PEEK有助于實現(xiàn)扁立繞法的另一個原因是具有耐熱性。采用扁立繞法時，會受到很大的加工應(yīng)力。構(gòu)成導(dǎo)線的Cu（銅）晶格會發(fā)生移位，導(dǎo)致晶體配置混亂，造成電傳導(dǎo)率下降。極端情況下會比銅的電傳導(dǎo)率數(shù)值低20％。這對于要求減小銅損的馬達而言是致命的缺點。認為“扁立繞發(fā)線圈是尚未實現(xiàn)的夢想”的人非常重視這一點。

　　而對此起到有益作用的是PEEK的耐熱性。纏上膠帶并進行加工后可以退火。退火之后，有望使電傳導(dǎo)率恢復(fù)。通過加工可使下降的電傳導(dǎo)率恢復(fù)一半左右。

　　盡管導(dǎo)線在不斷改進，但采用扁立繞法的繞線機的開發(fā)與競爭才剛剛開始。支撐導(dǎo)線的方法及施力方法等技術(shù)都比較難以掌握，需要使用非常高端的繞線機。而且，由于需要進行塑性加工，因此很難像普通的繞線機那樣實現(xiàn)高速卷繞。雖說距離“夢想”更近了一步，但在實用化之前還是得必須跨過很高的技術(shù)壁壘才行。

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