扁线电机缘何成为新能源汽车提高驱动效率首选？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）前不久，国家知识产权局信息显示，蔚来动力科技（合肥）有限公司申请一项名为“扁线波绕组、定子及电机”的专利，公开号CN 118826343 A，申请日期为2023年4月。

专利内容显示，该申请涉及一种扁线波绕组、定子及电机，扁线波绕组包括第一成型导线、第二成型导线、第三成型导线及第四成型导线，形成的第一线圈和第二线圈的长度一致，能够有效解决支路间的环流问题。该申请的扁线波绕组还可大幅减少传统的扁线波绕组的导线切断、折弯及焊接等风险操作。

为什么车企如此重视扁线电机呢？主要原因在于，与同等功率的圆线电机对比，扁线电机拥有更小巧的体积、更高的效率、更小的噪音、更强的导热性能和更低的温升，作为电动汽车的动力源，扁线电机能够进一步提升效率。

扁线电机的优势

相比圆线绕组，扁线电机采取的扁线绕组通过采用扁平的铜线，其截面形状更接近矩形或椭圆形，在电机槽中的填充效果更好，因此能够提高电机的槽满率，充分利用了槽位，提高了绕组的紧凑度和导线填充率。一般而言，圆线电机的槽满率大概为50%左右，扁线电机的槽满率可以达到70%以上，电机就可以承载更大的电流，产生更高的电枢磁势，进而提升电机的扭矩密度。

因此，从结构来说，扁线电机和圆线电机没有什么区别，也是由铝壳、前后轴承、定子总成、转子总成、温感器、旋变器、EMC部件等几大部分组成。从绕组类型来看，扁线电机主要采用I-pin、Hair-pin、X-pin绕组类型。其中，I-pin绕组形如I，直接将每根扁铜线独立地插入到定子槽内，并在两端进行扭头处理并焊接，从而构成完整的电机绕组；Hair-pin绕组的独特之处在于其先将铜线弯曲成H型发卡状，这种形状的扁铜线需在制造过程中预先成型再将成型后的发卡状铜线插入到定子槽内，并在一端进行焊接；X-pin绕组与Hair-pin绕组类似，主要体现在优化磁场分布和提高电机效率上，通过特殊的形状和排列方式，在焊接端进行了特殊设计，取消了部分直线段，使端部结构更加紧凑。

由于线型和绕组的差异，扁线电机的优势在于，如果是相同功率，扁线电机体积更小，用材更少，成本更低；如果是相同体积，扁线电机槽满率提升，功率密度提升。另外，扁线电机的温度性能更好，有更好的NVH表现。当然，扁线电机也有一些挑战，包括设计难、工艺难、设备难、扁线难、有损耗。尤其是设备难方面，扁线电机的绕组设备大都百万级以上，对相关企业的资金投入带来了很大的挑战。

新能源汽车积极布局扁线电机

由于效率更高，扁线电机得到了新能源汽车厂商的广泛重视。早在2007年，雪佛兰VOLT采用的电动汽车新技术中就有发卡式扁线电机，由供应商雷米提供。2015年，丰田第四代普锐斯也选择搭配扁线电机，其扁线电机供应商为电装。

目前，特斯拉、蔚来、理想、小鹏、上汽和长城等众多品牌的新能源汽车里都搭载了扁线电机，同时汽车各级别的供应商也在积极开发扁线电机。

以方正电机为例，该公司研发生产的扁线电机在散热能力、转矩\功率密度、效率、NVH性能等方面具有明显优势，随着技术工艺的进一步成熟，会有更广阔的应用市场。同时，国际知名的舍弗勒集团、博格华纳、电装、日立、麦格纳国际等企业也是扁线电机市场的主要参与者。有分析报告指出，后续两年扁线电机在新能源乘用车领域渗透率将达到90%，届时将达到288万套的需求，市场规模也将达到90亿元。

结语

凭借体积小、效率高、导热强、温升低、噪音小的优势，扁线电机成为提升功率密度的解决方案之一。业界对于扁线电机趋势已达成基本共识，背后原因就在于其潜力非常大。相信未来会有更多的新能源汽车选择扁线电机，扁线电机也会渗透到更广泛的领域里。

活动推荐

最后为大家推荐一个产业活动。11月21日，电子发烧友网主办的“2024|第十二届（秋季） 电机控制先进技术研试会”将在深圳益田威斯汀酒店举办，届时行业代表性厂商将分享在电机控制和驱动方面的前沿产品和应用，欢迎大家扫码关注！