随着新能源汽车在中国市场的推广普及,对于驱动电机的性能与体积要求越来越高。扁线电机由于具有更高的功率密度,更好的散热能力,并可以显著降低噪音与振动,成为新能源汽车驱动电机领域一个主要的技术发展方向。
与传统的圆线电机绕组相比,扁线电机采用加工成发卡状的漆包线扁线。因此在扁线电机的定子截面中,铜线可以更充分的填充空间,槽满率大约可以提高20%以上,进而获得更高的输出功率和转矩。所以在相同体积下,采用扁线绕组的电机具有更高的功率密度,可以帮助电机进一步实现小型化。
通过绕组结构的优化,扁线电机的主要优势体现在降低损耗、提升效率。传统的永磁同步电机,铜损大约占了三分之二,而扁线电机可以有效降低铜损,尤其是能够比较显著的降低直流损耗。而更低的损耗就能带来更高的效率,相比较圆线绕组电机,扁线电机在最高效率(97%)的工作区间更大。综合而言,采用扁线电机可以提高驱动电机的效率大约1%。从驱动电机角度,1%的效率提升能够帮助新能源汽车效率获得比较显著的提升,这也是最近越来越多的企业开始关注扁线电机相关技术与产品的原因。
另一方面,由于扁铜线之间间隙较大,利于冷却油渗透,因此直接油冷技术可以在扁线电机中采用,进而槽内热阻更低,具有较好的散热性能。同时,扁线的结构也更紧凑稳定,在满足装配一致性要求的条件下,具有更低的运行噪音与振动,NVH表现更好。
扁线电机与传统圆线绕组比较具有多方面的优势,但其材料与制造难度也明显提高。首先,扁线电机采用的扁铜线的加工难度大大高于传统圆线,且漆膜涂覆过程中,R角处的处理尤其困难。其次,扁线电机的扁线绕组尺寸与安装尺寸的一致性要求也远远高于圆线绕组,需要通过对生产设备的改造才能达到相应的工艺与产品要求。面对这些困难需要驱动电机领域的相关企业与研究机构群策群力,持续技术攻关,共同解决相关技术与制造难题,提升全产业的技术能力与产品水平。
虽然扁线电机的制造工艺较为困难,但是其在提升能效方面的优势还是促进了其在新能源汽车领域的不断推广普及。在2023年上海车展中,大部分技术领先的新能源车企,例如大众、比亚迪、吉利,和驱动电机制造零部件企业,例如博世,都推出了采用扁线电机的相关产品,并将其作为下一代产品的主流技术解决方案推向市场。基于扁线电机的性能优势和各大主机厂的积极推动,相信在未来2-3年,随着新能源汽车市场对于续航里程、能效水平要求的不断提升,扁线电机将更多的应用于新能源汽车配套的各类驱动电机中。
