扁線電機緣何成為新能源汽車提高驅(qū)動效率首選？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）前不久，國家知識產(chǎn)權(quán)局信息顯示，蔚來動力科技（合肥）有限公司申請一項名為“扁線波繞組、定子及電機”的專利，公開號CN 118826343 A，申請日期為2023年4月。

專利內(nèi)容顯示，該申請涉及一種扁線波繞組、定子及電機，扁線波繞組包括第一成型導線、第二成型導線、第三成型導線及第四成型導線，形成的第一線圈和第二線圈的長度一致，能夠有效解決支路間的環(huán)流問題。該申請的扁線波繞組還可大幅減少傳統(tǒng)的扁線波繞組的導線切斷、折彎及焊接等風險操作。

為什么車企如此重視扁線電機呢？主要原因在于，與同等功率的圓線電機對比，扁線電機擁有更小巧的體積、更高的效率、更小的噪音、更強的導熱性能和更低的溫升，作為電動汽車的動力源，扁線電機能夠進一步提升效率。

扁線電機的優(yōu)勢

相比圓線繞組，扁線電機采取的扁線繞組通過采用扁平的銅線，其截面形狀更接近矩形或橢圓形，在電機槽中的填充效果更好，因此能夠提高電機的槽滿率，充分利用了槽位，提高了繞組的緊湊度和導線填充率。一般而言，圓線電機的槽滿率大概為50%左右，扁線電機的槽滿率可以達到70%以上，電機就可以承載更大的電流，產(chǎn)生更高的電樞磁勢，進而提升電機的扭矩密度。

因此，從結(jié)構(gòu)來說，扁線電機和圓線電機沒有什么區(qū)別，也是由鋁殼、前后軸承、定子總成、轉(zhuǎn)子總成、溫感器、旋變器、EMC部件等幾大部分組成。從繞組類型來看，扁線電機主要采用I-pin、Hair-pin、X-pin繞組類型。其中，I-pin繞組形如I，直接將每根扁銅線獨立地插入到定子槽內(nèi)，并在兩端進行扭頭處理并焊接，從而構(gòu)成完整的電機繞組；Hair-pin繞組的獨特之處在于其先將銅線彎曲成H型發(fā)卡狀，這種形狀的扁銅線需在制造過程中預先成型再將成型后的發(fā)卡狀銅線插入到定子槽內(nèi)，并在一端進行焊接；X-pin繞組與Hair-pin繞組類似，主要體現(xiàn)在優(yōu)化磁場分布和提高電機效率上，通過特殊的形狀和排列方式，在焊接端進行了特殊設計，取消了部分直線段，使端部結(jié)構(gòu)更加緊湊。

由于線型和繞組的差異，扁線電機的優(yōu)勢在于，如果是相同功率，扁線電機體積更小，用材更少，成本更低；如果是相同體積，扁線電機槽滿率提升，功率密度提升。另外，扁線電機的溫度性能更好，有更好的NVH表現(xiàn)。當然，扁線電機也有一些挑戰(zhàn)，包括設計難、工藝難、設備難、扁線難、有損耗。尤其是設備難方面，扁線電機的繞組設備大都百萬級以上，對相關企業(yè)的資金投入帶來了很大的挑戰(zhàn)。

新能源汽車積極布局扁線電機

由于效率更高，扁線電機得到了新能源汽車廠商的廣泛重視。早在2007年，雪佛蘭VOLT采用的電動汽車新技術中就有發(fā)卡式扁線電機，由供應商雷米提供。2015年，豐田第四代普銳斯也選擇搭配扁線電機，其扁線電機供應商為電裝。

目前，特斯拉、蔚來、理想、小鵬、上汽和長城等眾多品牌的新能源汽車里都搭載了扁線電機，同時汽車各級別的供應商也在積極開發(fā)扁線電機。

以方正電機為例，該公司研發(fā)生產(chǎn)的扁線電機在散熱能力、轉(zhuǎn)矩\功率密度、效率、NVH性能等方面具有明顯優(yōu)勢，隨著技術工藝的進一步成熟，會有更廣闊的應用市場。同時，國際知名的舍弗勒集團、博格華納、電裝、日立、麥格納國際等企業(yè)也是扁線電機市場的主要參與者。有分析報告指出，后續(xù)兩年扁線電機在新能源乘用車領域滲透率將達到90%，屆時將達到288萬套的需求，市場規(guī)模也將達到90億元。

結(jié)語

憑借體積小、效率高、導熱強、溫升低、噪音小的優(yōu)勢，扁線電機成為提升功率密度的解決方案之一。業(yè)界對于扁線電機趨勢已達成基本共識，背后原因就在于其潛力非常大。相信未來會有更多的新能源汽車選擇扁線電機，扁線電機也會滲透到更廣泛的領域里。

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