目前扁线电机作为新能源汽车驱动系统的核心部件之一，在设计过程中趋肤效应和邻近效应是两个不可忽视的现象，这会使得扁线电机在高频下，电流密度分布变得不均匀，导致有效电阻的增加，从而增加了铜损耗。

我们将这两种现象通常称为电机的“隐形杀手”。

本文将详细探讨这两种效应的原理、危害以及相应的优化策略。

趋肤效应，又称集肤效应，是指在交流电通过导体时，电流不是均匀地流过导体的整个截面积，而是趋向于导体表面流动的现象，如下图。这是由于交流电产生的交变磁场在导体内部感应出涡流，涡流又产生反向的磁场，使得导体中心的磁场减弱，而导体表面的磁场增强，从而导致电流趋向于导体表面。

邻近效应则是指当两个或多个导体并排放置并通以交流电时，由于磁场间的相互作用，使得电流在各导体中的分布不均匀，特别是当导体间的距离较近时，这种效应更加明显，如下图。在扁线电机中，由于绕组线圈紧密排列，因此邻近效应尤为突出。

趋肤效应与邻近效应会导致电流主要集中在导体表面，造成导体的有效截面积减小，电阻增加，从而导致发热量增加，引发局部过热。总的来说就是如果趋肤效应与邻近效应明显则会导致涡流损耗较大（特别是在槽口处的第一层铜线，由于最靠近电机转子，涡流损耗最为严重），进一步导致电机发热严重，退磁或者绝缘热老化。过高的温度可能导致电机退磁或绝缘热老化，严重影响电机的性能和寿命。

这里着重说一下槽口处的第一层铜线，这层铜线是最靠近电机转子，也是涡流损耗最严重的地方，如果趋肤效应与邻近效应带来的涡流损耗比较大，则会连带转子温度过高（特别是水冷电机），有退磁风险。

趋肤效应与邻近效应是不可能避免的，我们只能说来降低这方面的影响，主要有以下两点：

▶ 槽形：目前大家会发现目前大多数电机都采用半闭口槽设计，其有一个原因就是避免半闭口槽的槽口优化能显著改善槽口处的磁感线，能有效降低最靠近槽口一层导体的涡流损耗，使得趋肤效应的影响相对于开口槽来说相对好一些。

▶ 槽高：随着槽口高度的增加，扁线导体到槽口的距离增加，槽内磁场幅值最大处集中在 槽口中线，沿槽深及两边逐渐减小，因此扁线导体所跨的槽漏磁幅值相应减小，对应产生的交流铜耗减小。

▶ 槽宽：减小槽口宽度相当于加大槽口半闭的程度，从而减小交变槽漏磁对应产生的交流 铜耗。适当减小槽口宽度能有效抑制高频交流铜耗，同时能减小齿槽转矩减小电机转 矩脉动，提升驱动电机输出品质。

下面列了 3 组模型，定子内外径一致，槽口槽深一样，其单根导线截面积一样，每槽导体层数一样，仅仅长宽比不同，分别计算这三组模型的交流损耗。

结果显示，随着导体长宽比的减小，扁线绕组总交流铜耗增大，绘制出四分之一 电周期时刻三种导体的电密分布如图所示（其中槽口在下）。可以看到八层导体，越靠近槽口其电密分布越不均匀，导体长宽比越小，局部最大电密值越高，最靠近槽 口层的导体铜耗越高，且占总铜耗的比值也越大。尺寸对铜耗影响的差异主要在于导体所横跨的槽漏磁幅值大小不同，随着导体长宽比减小，宽度增加槽深增加，槽内沿槽底幅值降落的磁场分布随之伸长，从结果上看模型一导体所横跨的槽漏磁幅值最 大，对应产生的交流铜耗也最大。对最靠近槽口的第一层导体单独求交流铜耗，随着长宽比减小，第一层导体的交流铜耗越大，占八层导体总铜耗的比值也越大。

但长宽比过大会给电机输出性能带来问题，导体长度过长（模型三），对应的定子齿宽最小，齿部的饱和情况较为严重，会使得电机输出转矩能力下降；同样导体宽度过大（模型一），对应的定子轭部最短，轭部的饱和情况较为严重，也会使得 电机输出转矩能力下降。因此长宽比的选择还要结合齿部和轭部的磁密来综合判断。

来源：RIO电驱动