X-pin、N-pin、Umini-pin绕组为啥「精短化」！

发布时间：2024-10-05 21:18:18来源：网络转载

目前主流的扁线绕组形式主要是Hair-pin和I-pin。这其中Hair-pin 相对占比更高，大多数企业采用 Hair-pin 工艺，也是因为其工艺难度相对较低，I-pin因其需要双端焊接仅有包括联合电子在内的少数企业采用。

但是Hair-pin和I-pin绕组的端部均需焊接，因此需保留直线段来保障焊接工艺完成。一般需留有8mm以上的长度，由于端部直线段并未提供扭矩，仅作为连接使用，因此在一定程度上制约了扁线电机小型化的继续提升。近年来各家设备商，主机厂都开始着手研究降低扁线绕组的端部高度，各种短pin开始冒出，这其中X-pin绕组的发展尤为突出，这是为什么？

01.激光焊接申请出战！

X-pin之所以被外界说的那么好，是因为其端部高度可以达到波绕一样的端部高度，但是它的可制造性又可以达到Hair-pin的可制造性，只是工艺上会有一些差别，X-pin取消直线段后，对于扭线的要求就更高了，扭线精度直接影响到后续的整形过程，如果扭线精度不够，会使整形变得困难；反之，如果整形不到位，则会造成线与线之间的距离过大，从而影响焊接的质量。

之前保留直线段的原因是因为在扁线电机的绕组端部焊接过程中，一般都使用的激光焊接。这种方法的优点是可以精确控制焊接的能量，以确保焊点的质量和可靠性。

然而，在焊接过程中，如果没有足够的直线路段，那么高温的激光会对附近的漆包线造成损害，破坏其绝缘层。这样会导致电机的电气性能下降，并导致短路或其他故障的发生。

因此，在设计扁线电机的绕组时，需要考虑到这一点，并为焊接过程预留足够的直线路段，以便于进行安全可靠的焊接操作。现在之所以可以取消这部分直线段的原因主要是激光焊接技术的完备。

◎博格华纳就是采用的低温纳米银合金作为X-pin的焊接技术，其特点是焊接温度低、浸润性好，导电性好，焊接强度高等，且焊接后不会烫伤漆膜，焊接后拉力可以达到1000N以上，完全能够满足X-pin的焊接要求。

◎豪森自主研发的创新X-pin定子高效稳定焊接技术，是采用的柔性化激光焊接架构方案，集成自主开发的先进视觉引导系统，大幅提升了焊接可靠性。

巨力自动化采用的是创新焊接工艺，确保焊接过流面积、拉拔力并防止搭pin短剥漆段漆皮烧伤。

◎联合电子的焊接技术用的是博世的控制系统和传感器技术，结合自主研发的光斑特性化处理和机器视觉技术，能够实时监测焊接位置和焊接质量。针对X-pin技术爬电距离短可能导致在800V平台应用中出现绝缘失效的问题，联合电子已经解决该问题，其X-pin电机技术在800V高电压平台中同样可以适用。

◎卡门哈斯的X-pin激光焊接方案提出了一种兼容性解决方案，使用同一台焊接机来兼容X-pin和Hairpin的焊接需求。通过使用特定的激光器，以及相应的焊接头和识别系统，实现了这两种不同线型的焊接，其效果相当，甚至在某些指标上优于传统方法。

02.性能优化与成本突破

目前来看X-pin具体能降低多少毫米还无法体系化统计，因为每家都不一样，但大概范围是在6-10mm之间，这其中也有企业采用其他形式来降低绕组的端部高度。

N-pin技术是上海电驱动推出的工艺，这一技术是在端部高度上是介于Hair-pin和X-pin之间，主要创新点在于其采取低热量焊接工艺，在保证漆皮不损伤的情况下尽量降低绕组高度，同时相比X-pin产线，N-pin产线投资成本更低，工艺可行性和可靠性更优，关键是在已有的Hair-pin产线上改造成本更低，质量更稳定。

图片来源：上海电驱动

在生产制造方面，N-pin量产工艺与Hair-pin量产工艺具有极高的兼容性，这意味着现有的Hair-pin量产线可以轻松转换为N-pin量产线，从而实现快速的产品切换和生产调整。

图片来源：上海电驱动

从产品角度上，N-pin定子通过微调设计焊接端的直线段，保留了一部分必要的长度使其能够借用Hair-pin定子的扭头、焊点夹紧、焊接等关键工序，这种方法不仅降低了N-pin定子的研发和生产投入，还提高了良品率。通过这种创新的工艺设计，N-pin定子在保持高性能的同时，也实现了成本效益和生产效率的优化。

针对扁线绕组的端部高度问题，华域电动也推出了一款Umini-pin扁线电机技术，该技术是在Hair-pin绕组的基础上通过优化绕组成型、焊接、插线和扭头等工艺实现绕组焊接端和花冠端高度的大幅度降低的。与X-pin绕组相比，Umini-pin的焊接端是略高于X-pin的，但是花冠端却低于X-pin绕组，其总的包络尺寸可以比X-pin绕组降低约10%～15%。

图片来源：华域电动

Umini-pin的绕组连接形式也更加灵活，可实现每槽奇数和偶数根导体的布置，并且在同层可实现同心式绕组跨线，降低绕组跨接的复杂程度，实现Busbar高度和成本的降低。采用Umini扁线技术的绕组，其电气间隙和爬电距离也要大于X-pin绕组，更适合今后800V及以上的高压化需求，目前Umini-pin扁线技术的产品一次性合格率＞90%，已具备量产条件。

邦迪智能研发的超短切平工艺，相比Hair-pin端部也可节省6-8mm的用铜量，这项短pin工艺拥有媲美X-pin的扭头端高度，可以节省定子生产成本，对产线设备的精度要求还基本与Hairpin一致，也适合量产。

图片来源：邦迪智能

其实这些N-pin、Umini-pin都可以叫做短pin，包括各家的X-pin其最终的目的都是为了降低绕组的端部高度，降低绕组的端部高度最直接的好处就是减少材料用量，此前在NE举办的电驱论坛上巨力自动化曾测算过X-pin降低的高度在8-10mm，极限的话可以降到10mm，有客户预估如果电机产能预计在20-30万左右（按传统220外径8层48槽定子估算），全部改成X-pin的话，其铜材的损耗的成本降低大概在400-600万每年，这是在铜价没有那么高的年代去测算的。

End.

这些短pin技术不仅代表了电驱技术的创新成果，也深刻反映了行业降本增效的迫切需求。随着技术的不断成熟和市场的逐步认可，pin绕组的经济性是值得肯定的。

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