新能源汽車的三電系統(tǒng)中，電機作為驅(qū)動汽車行駛的最重要部分，對于車輛的動力、舒適性、經(jīng)濟性和安全性都起著至關(guān)重要的作用，因此各家主機廠對于電機的開發(fā)都是重中之重，電機的性能很大程度上決定了整臺車的性能。
今天，我們就來講一講電機技術(shù)里的新寵兒——扁線電機。
(資料圖片僅供參考)
扁線電機特指定子繞組所用的導(dǎo)線從多根細的圓線變成了幾根粗的矩形導(dǎo)線，因此叫做扁線。
扁線電機和傳統(tǒng)圓線電機并沒有太大的結(jié)構(gòu)區(qū)別，也基本包括定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、機座、端蓋和軸承等。
扁線電機和圓線電機最大的區(qū)別就是扁線電機改變了銅線形狀，將原本圓形的銅線變?yōu)榱吮庑毋~線。銅線形狀的改變意味著在定子鐵芯的槽內(nèi)空間大小不變的情況下，空間利用率得到了巨大提升，即槽滿率的提升。
電機槽滿率即定子鐵芯內(nèi)所有銅導(dǎo)線截面積占槽有效面積的比值。槽滿率越高，則代表定子鐵芯槽內(nèi)塞的銅導(dǎo)線就越多，所能形成的旋轉(zhuǎn)磁場就越強，功率密度就越大。
新能源汽車目前仍處于快速發(fā)展期，產(chǎn)品質(zhì)量快速提升，消費者對于產(chǎn)品的性能要求也在逐步提高。這對于扁線電機來說，無疑是大放異彩的好時機。
從2021年上海車展開始，扁線電機便開始大放異彩，眾多高端車型均搭載扁線電機。比亞迪的DM-i車型，蔚來ES6、極氪001等明星車型均采用的是扁線電機。
大量新車的搭載意味著扁線電機有其優(yōu)于傳統(tǒng)圓線電機的優(yōu)勢。
第一，更高的效率。扁線電機相比傳統(tǒng)圓線電機，裸銅槽滿率可提升20%-30%，高達70%，有效降低繞組電阻進而降低銅損耗，因此扁線電機相較傳統(tǒng)的圓線電機轉(zhuǎn)換效率高1.12%。
第二，更高的功率密度。電機的功率與銅的含量成正相關(guān)，前文我們已經(jīng)提到，扁線電機的槽滿率可以達到70%，這意味著在電機體積不變的條件下，銅含量的增加讓我們可以得到更高的功率和扭矩。
第三，更好的散熱性。相對于圓線，扁線電機扁線形狀更規(guī)則，每根銅線的接觸更為緊密，散熱性提升。研究發(fā)現(xiàn)，相比較低槽滿率的繞組，高槽滿率繞組的導(dǎo)熱能力是前者的1.5倍。更低的溫升表現(xiàn)，可以提高車輛的持續(xù)性能，減少高速狀態(tài)下的疲軟。
第四，更好的NVH表現(xiàn)。使用扁線結(jié)構(gòu)的電機，由于繞組擁有更好的剛性，使得電樞也具備更好的剛度，對噪音有抑制作用。同時因為采用扁線，可以取較小的槽口尺寸，有效降低齒槽力矩，進一步降低噪音。
第五，更小的體積和重量。因為扁線電機更高的槽滿率，同功率下電機的銅線用量就可以減少，使得扁線電機擁有更好的小型化和輕量化的特征。
世間萬物都有其自身的兩面性，扁線電機也有它自身的劣勢。
第一，趨膚效應(yīng)導(dǎo)致?lián)p耗增加。趨膚效應(yīng)就是當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分布不均勻，電流集中在導(dǎo)體的“皮膚”部分，導(dǎo)體內(nèi)部實際上電流較小。結(jié)果使導(dǎo)體的電阻增加，使它的損耗功率也增加。
第二，銅線要求高。粗的銅材料具有一定的彈性，彎折后會有一定程度的反彈，這使得設(shè)計難度直線上升。同時銅線的絕緣層也會因為彎折和反彈變的更易損壞，產(chǎn)生缺口。
第三，所需設(shè)備要求高。扁線由于工序復(fù)雜、精度要求高，通過人工制造基本不可能實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。因此前期需要較大的投入，它的精度如果不高，產(chǎn)品的可靠性和一致性都會比較差，必須依賴專業(yè)的高端設(shè)備。
扁線電機的前景非常光明。2022年我國新能源汽車產(chǎn)銷實現(xiàn)705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.7%和93.4%，我國新能源汽車的產(chǎn)銷連續(xù)8年位居世界第一，已經(jīng)成長為新能源汽車最大的消費國家。
同時，國家政策也在助力扁線電機的發(fā)展?！缎履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025）》中提出，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)計劃到2025年，純電動乘用車新車平均電耗降至12千瓦時每百公里?！丁笆奈濉币?guī)劃綱要》中提出，“十四五”期間，新能源汽車產(chǎn)業(yè)要著重突破高效驅(qū)動電機的關(guān)鍵技術(shù)。
隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，扁線電機會將是未來的趨勢，小型化、集成化、高功率密度等特點會使扁線電機在未來擁有更廣闊的應(yīng)用市場。
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