汽车电气化发展之快令人震惊，三十年前，那些使用电动汽车的个人还是一群技术宅，他们使用铅酸电池组和低功率工业电机，完成一个缓慢但有趣的家庭科学项目。如今，在许多国家，电动汽车已是司空见惯，越来越多的消费者想要电动汽车，而且对汽车的要求也越来越高。既想要内燃机汽车的续航里程、价格和便利性，又想要电动汽车的低运行成本。要实现这些目标，必然需要从一开始就将汽车设计为电动的，而不是将妥协的电动汽车动力系统装入原本设计为内燃机驱动的底盘中。
采用特定绕线方法实现的填充系数只是设计电动机时需要考虑的因素之一。这是一个良性循环。轻巧紧凑的动力系统需要更小的结构来承载，而整体重量更轻的汽车需要更少的电机、逆变器和电池输出才能达到预期的性能水平。与内燃机汽车一样，为了避免整体尺寸过大，所有部件的尺寸都至关重要。电动机无疑是推动电动汽车性能提升的重要组成部分，近年来，电动汽车机械的发展突飞猛进。电机的功率密度和效率已成为这一快速发展的关键指标。电机的整体效率是一回事，但汽车行业也不断以令人叹为观止的性能水平来吸引潜在客户。
关于使用哪种类型的电机，人们也进行了大量思考。感应电机的峰值效率不如永磁电机，但也避免了永磁体在铁定子铁芯内旋转时产生的损耗。例如，特斯拉使用永磁电机作为主驱动电机，并在双电机车型上加装感应电机，以提高高速性能。异步电机在不使用时，损耗远低于永磁电机。为了追求效率并最大限度地提高每千瓦时行驶里程，永磁电机目前是大多数制造商的选择。然而，感应电机才是提升性能的理想选择。
所有这些机器都使用电磁铁（绕制在定子齿上的励磁线圈），并且几乎所有用于汽车生产的商用电机都使用锻铜来制造励磁线圈，通常称为绕组。铝是另一种有吸引力的选择，但导体材料的较低密度通常会被对更大槽面积的要求所抵消，从而导致机器整体更大。但是，随着电机转速的提高，铝绕组可能具有整体重量优势。一些原始设备制造商正在寻找永磁电机以外的产品，并将用绕线励磁转子（配备电磁铁而不是永磁体的转子）取代永磁转子。
在大多数情况下，电动机由一个静止的外部部件（定子）和一个旋转的内部部件（转子，连接在轴上）组成。外部部件有多个径向向内的齿；线圈绕制在这些齿上，填充齿间的槽。传统的绕组通常由单股或多股圆铜线组成，这些铜线在齿上缠绕多次。有时，同一股或多股线会连续绕制到下一个线圈，但通常情况下，每个齿都是单独绕制的，同一相的后续线圈通过压接以机械方式连接在一起。借助现代自动化生产机械，同一相上的所有线圈（无论是单股还是多股）都可以快速连续地绕制。这种自动化工艺可以控制导线的张力，还可以处理倾斜的定子。
多股线圈的一种方案是将各股线材排列并压实成利兹线（通常称为“利兹线”）。这种导体的优势主要体现在高频电机中，但由于其压实且精心成型的结构，它也能非常有效地包裹在定子槽中。制造过程中必须小心谨慎，因为压实和成型导体的力可能会导致导线绝缘层出现缺陷，因此工艺和质量控制至关重要。然而，这些利兹线的刚性非常高，这意味着绕线过程的自动化会更加困难。利兹线绕组采用多股线材，压实成利兹线，从而实现显著的填充系数。随着人们越来越注重高效利用材料以经济高效地生产电机，许多公司正在以各种形式生产分段式定子，以减少定子叠片材料的浪费。这样可以先绕制单个齿，然后再组装这些已绕制的齿。
通常“发夹式”一词与山路和赛道上的180°急转弯联系起来，但电机制造商越来越多地转向发夹式绕组来生产高扭矩和高功率密度的电机。如果想要生产出定子槽轴向横截面积尽可能高比例的铜填充的电机，那么方形或矩形截面的实心发夹式绕组是显而易见的选择。它们的封装效率远高于多根圆形截面的导线，因为导体之间没有固有的空隙。圆形导体理论上最多可以占据其填充面积的90.69%，但由于每根导体都有一层薄薄的绝缘层，实际填充系数小于0.9069，此外还有其他因素需要考虑，例如绝缘槽衬。此外，通常不可能使导体束的性能达到CAD装配图所建议的完美程度，所有这些都会导致槽填充率降低。
方形或矩形绕组还有其他优势，尤其是在散热方面。圆形横截面的导线之间的物理接触是线接触，这些接触位于绝缘层之间。槽中间的圆形导体与槽壁（其大部分热量通过槽壁散发出去）之间存在多个串联的线接触，每个线接触之间还存在导线绝缘层的额外热阻。最外层导体与槽壁之间的接触也是线接触。当使用方形截面导体时，导体与槽壁之间的接触更加保形；这也是导体与槽壁之间的唯一热阻，热量由此传递到定子叠片组中。
发夹式绕组的热优势也体现在端匝处，其热阻相对于多股导线有所改善，而多股导线通常需要出于封装原因将其捆扎成整齐的线束。真正的发夹式绕组是长U形导线，两端剥去绝缘层，然后使用激光焊接等技术连接到下一匝或线圈，之后再重新绝缘。保时捷已在其Taycan系列车型的电机中成功运用了这种绕组，并表示在量产电机中，采用传统多股线束制造的实际槽填充率约为45-50%，而采用发夹式绕组则可实现高达70%的槽填充率。在某些情况下，连续发夹式绕组技术是使用多个独立发夹式绕组的一种颇具吸引力的替代方案。连续发夹式绕组减少了各个发夹式绕组之间所需的连接数量，并允许缩短绕组（从而降低线圈电阻）。
然而，有几个明显的局限性，这些缺点包括：该技术可行的绕线方案受到限制，并且要求槽在转子直径上相对开放，这限制了齿尖几何形状的优化以获得最佳电机性能。发夹式绕组使用实心方形或矩形铜条，而不是圆形截面铜线。最后，几乎所有现代机器的制造方面都成为使用增材制造方法进行实验的主题，电机的绕组也不例外。
800V 高压动力系统带来自身的绕线挑战，汽车驱动电机的工作电压普遍趋于提高，这带来了诸多众所周知且广泛讨论的优势。这意味着电机导体对绝缘材料的依赖性将进一步增强，因为绝缘材料必须承受更大的电应力。如果我们想要避免仅仅增加绝缘厚度并承担随之而来的所有不利因素，就必须寻求更好的绝缘材料。
在某些应用中，PEEK等材料正在取代更传统的材料，因为它们比传统的绝缘涂层更能证明其在高压下的长期耐用性。在更高的电压下，所需的传统涂层厚度可能会出现问题，使用常规方法，传统电线“瓷漆”涂层的上限约为 120µm。绕组的连接方法也在不断进步。同相线圈之间的连接，或在星点连接各相，有多种选择。
传统绕组通常采用机械压接，将两个绕组的末端置于一个径向刚性的金属套管内，然后套管变形套在导线上，将导线牢牢地夹紧到位。然而，现在更常见的是连接同一相的各个线圈，并使用设计有足够绝缘等级和爬电/电气间隙的母线来连接各相。线圈与母线的连接方式有两种：机械压接，或者——现在更常见的——激光焊接或电阻焊/钎焊。
绕线磁场电动机最终会取代永磁电机吗？永磁电机堪称奇迹，但赋予此类电机显著优势的永磁体也存在一些缺点：价格昂贵，而且价格波动很大。这些永磁体无法根据需要开关，并且在滑行时会产生阻力矩。如果使用第二台电机，可能会严重影响效率，以至于一些原始设备制造商更倾向于将第二台使用率较低的电机设置为感应电机。
绕线磁场电机（也称为他励电机或电励磁电机）是一种极具吸引力的方案，其转子上的永磁体被电磁铁取代，宝马、雷诺和日产等汽车制造商正在积极利用其优势。电磁铁的强度可以控制和关闭。困扰第二轴永磁电机的阻力矩已不复存在，此类电机的制造商也无需担心磁铁价格波动。绕线磁场转子的另一个优点是无需担心退磁问题。如果永磁体超过极限温度，就会退磁，从而永久降低电机性能。
为了最大限度地提高给定磁体体积的性能，一些原始设备制造商在其电机中增加了转子冷却的额外复杂性。绕线磁体电机不存在退磁风险，其热极限取决于转子导体。然而，为转子导体供电并非易事。尽管存在这种复杂性，绕线磁体电机仍可能变得更加普及。
近年来，电动汽车的市场份额似乎势不可挡，成为重大发展的焦点，尤其是在动力传动系统方面。电动机的体积越来越紧凑，功率和扭矩密度也越来越高。随着800V以上电压带来的优势，高电压趋势似乎必将持续下去。性能密度和高电压也给绕组材料和绕组生产技术带来了挑战。随着电动汽车成本压力的增加，生产技术的效率变得越来越重要。未来的发展可能会看到绕线磁场电机一举两得，既能降低电机成本，又能降低电机的能耗。
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