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一文講透扁線電機

發(fā)布時間:2023年9月11日 | 文章來源:驅動視界 | 瀏覽次數:12,955 | 訪問原文

目錄

01 扁線電機概念

02 扁線電機種類

03 扁線與圓線電機的優(yōu)劣勢對比

04 扁線電機優(yōu)點

05 扁線電機缺點

06 扁線電機設計要點

07 扁線電機制造工藝

08 扁線電機應用情況

09 總結

01

扁線電機概念

驅動電機主要由定子組件、轉子組件、端蓋和輔助標準件組成,而定子繞組中又由鐵芯、銅線繞組、引出線、絕緣材料等組成,定子組件是決定電機性能的關鍵。

其中,銅線外側加絕緣涂層,制成漆包線,再首尾相連組成繞組,扁線繞組便是其中的一種繞組形式。

因為其單根漆包線形狀像發(fā)卡,又俗稱發(fā)卡電機,在國外則稱之為Hair-pin電機。

Hair pin是目前比較常見的扁線繞組形式,由于單根形狀比較像發(fā)夾,所以也叫發(fā)夾式(發(fā)卡式)繞組。該繞組型式的特點是只需要焊接一端。

扁線電機就是定子繞組中采用扁銅線,先把繞組做成類似發(fā)卡一樣的形狀,穿進定子槽內,再在另外一端把發(fā)卡的端部焊接起來。

扁線電機指的是定子繞組所用的導線形態(tài)發(fā)生變化,從多根細的圓線轉變成幾根粗的矩形導線,俗稱扁線。

與扁線電機相對應的就是“圓線電機”,扁線、圓線的區(qū)別就在于電機中定子繞組所用的導線的形態(tài)不同。傳統(tǒng)電機采用的圓形導線,而扁線電機則采用了扁平的矩形導線。

顯而易見,采用扁線可以大幅提高槽滿率(指線圈放入槽內后占用槽內空間的比例),因為圓線之間存在著空隙,而扁線則更加緊密。

通俗來講,槽滿率越高,就代表著線圈中導線越多,產生的磁場會更強,那么電機的功率就會更大。

有數據顯示,在相同的空間內,扁線電機可以多填充20-30%的導線,從某種程度上可以理解成將電機功率提升了20-30%。反過來說,在達到相同的功率密度的前提下,扁線電機的體積也會更加緊湊。

扁線電機的優(yōu)勢在于電機體積更緊湊、更節(jié)約材料、功率更強勁。反映在整車上,扁線電機能提供更優(yōu)越的加速性能,并且噪音更小,大幅提升了整車性能。

具體來說,相比起傳統(tǒng)的圓線電機,扁線電機能降低8%-12%的有效材料成本。如果再考慮給整車性能、電耗等方面帶來的優(yōu)勢,扁線電機能將成本降低大約15%。

扁線電機之所以會成為未來趨勢,是由新能源汽車電驅系統(tǒng)發(fā)展決定的,小型化、集成化、高功率密度等特點都是新能源汽車電驅系統(tǒng)的演進方向。畢竟,體積大、重量大、動力弱的驅動系統(tǒng)在新能源汽車市場是不招待見的,扁線電機順應了新能源汽車發(fā)展潮流。

相比起傳統(tǒng)圓線電機而言,扁線結構還有其他優(yōu)勢。它使得導線與導線間的接觸面積大幅提高,因此散熱能力會更強。又因為繞組體積更小,所以耗材就更少。

盡管從長期來看,扁線電機是未來驅動電機的發(fā)展方向。在具備諸多優(yōu)勢的同時,也同樣存在劣勢,比如設計難度、工藝制造難度、更易損耗等。

除此之外,由圓形導線升級為扁平矩形截面導線所帶來的另一個問題是,處于產業(yè)鏈上游的導線制造技術也需要同步革新。

扁線由于工序復雜、精度要求高,通過人工制造基本不能實現大規(guī)模量產,必須依賴專業(yè)的高端設備。

換個角度來說,原材料、生產工藝、專業(yè)制造設備等痛點成為了扁線電機產業(yè)化的壁壘,這也是制約其大規(guī)模應用的主要原因。

02

扁線電機種類

集中式繞組的扁線電機:采用分塊繞線形式實現(銅線尺寸在2mmX1mm以下),目前有應用于混動車型上。

波繞組定子:電裝生產的,用在豐田AQUA車上

Continuous hairpin / wave winding 繞組

扁線連續(xù)波繞組(Continuous hairpin / wave winding)的最大好處是成型后兩頭端部無需焊接。

▲松正連續(xù)波繞組電機定子

劈拉成型

采用劈拉成型工藝的扁線電機,主要是應用于啟動發(fā)電機等類型的電機。

i-pin 繞組

i-pin最大的特點是制造工藝簡單,一字型扁銅線直接插入定子槽內后扭頭焊接,特點是端部兩頭都需要焊接。

Hair pin

Hair pin是目前比較常見的扁線繞組形式,由于單根形狀比較像發(fā)夾,所以也叫發(fā)夾式(發(fā)卡式)繞組。該繞組型式的特點是只需要焊接一端。

03

扁線與圓線電機的優(yōu)劣勢對比

同功率樣本綜合參數對比:

相同硅鋼片結構下扁線繞組電機與圓線繞組電機的效率map對比:

扁線電機高效區(qū)面積更大,效率提升1.5%,損耗由4.5%下降至3%,下降33%。

相同硅鋼片結構下扁線繞組電機與圓線繞組電機的交流電阻與效率map對比如下:

結論:扁線繞組電機相對于圓線繞組電機,在低速下更具效率優(yōu)勢。

04

扁線電機優(yōu)點

優(yōu)勢1:相同功率,體積更小,用材更少,成本更低,或者相同體積,槽滿率提升,功率密度提升。

永磁同步電機的轉化效率可達到96%-97%,已經遠遠高于只有30-40%熱效率的內燃機。如何在這個數字上更進一步?使用更合理的定子繞組,在能量損耗最大的銅耗上做文章,是業(yè)內的共識。

對于電機來說,損耗來自于這幾個方面:

圓線變成扁線,從理論上來說,在空間不變的前提下,填充的銅可以增加20-30%,扁線電機可以做到70%的槽滿率。

這意味著,增加20-30%左右的銅,產生更強的磁場強度,從某種程度上等同于增加20-30%的功率。簡單來說,就是單位體積內,銅變多了。相比圓線繞組,扁線電機能在同樣條件下,塞進更多體積的導線。

相同功率,體積更小,用材更少,成本更低,或者相同體積,槽滿率提升,功率密度提升;反過來,在功率相同的情況下,可以減小電機外徑和體積,進而減少電機其他材料的用量。

Hair-pin電機提高裸銅槽滿率20%~30%,目前國內較高水平可達75%槽滿率,未來還有較大增長空間。

目前國內采用扁線繞組的電機最高功率密度達到5kW/kg,而普通電機在3kW/kg時就遇到了瓶頸,而國家《節(jié)能與新能源產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》要求電機須達到4kW/kg以上,扁線電機的應用成為必然。

比如,有人做過研究,發(fā)現永磁電機損耗由繞組銅耗、鐵耗、風磨雜散、磁鋼渦流損耗組成,其中繞組銅耗占比50%以上,銅耗大小又和繞組電阻成正比P=I^2*R(或者Q=I^2*R*t,其中P代表導線發(fā)熱功率,I代表電流,R代表繞組電阻>t為通電時間),減小繞組電阻能直接降低銅耗、提升電機效率和功率密度。

根據導線電阻R=p*I/S ( p為繞組電阻率,I為長度,S為橫截面積)可以看出,電阻率、長度一定的情況下,只能提升繞組橫截面積來降低電阻,即想辦法提升槽滿率。

導線越粗、電阻越小,在導線上因發(fā)熱損失的能量就會越小。

優(yōu)勢2:溫度性能更好

因槽滿率的提高使得導線之間的內部空隙變少,扁線與扁線之間的接觸面積大,散熱和熱傳導更好;繞組和鐵心槽之間接觸更好,熱傳導更好;而電機對散熱和溫度是非常敏感的,散熱性變好,性能會提升。

高槽滿率下繞組間的導熱能力是低槽滿率的150%;繞組在熱傳導能力上具有各向異性,軸向的熱傳導能力是徑向方向的100倍。

相對于圓線,扁線電機扁線形狀更規(guī)則,在定子槽內緊密貼合,與定子鐵芯齒部和軛部更好接觸,降低槽內熱阻,熱傳導效率更高,進一步提升電機峰值和持續(xù)性能。

扁線電機中導體與槽型尺寸整體匹配,兩者有效接觸面積大且接觸緊密,傳熱系數高,同等條件中扁線繞組電機比圓線電機溫升可降低約8~12%;通常條件下,電機散熱性的好壞直接影響著電機可應用的性能范圍,散熱性變好,將會直接提升電機的性能曲線。

有人通過溫度場仿真,得出相同設計的扁銅線電機繞組溫升比圓銅線電機低10%。除了散熱性能變好,包括與溫度相關的其他一些性能都能得到改善。

若在電機中采用了端部噴油冷卻技術,圓線繞組端部因在浸漆后,成為一個實心整體,冷卻油很難滲入內部,帶走中間層導體的熱量,容易在繞組內部形成熱孤島。而扁線繞組端部導體間存在較大的間隙, 噴頭出油后,冷卻油可以直接滲透入扁線繞組端部,帶走每一個導體的熱量。

扁線電機通常采用電機繞組端部噴油冷卻,可以使電機繞組溫度降低68%以上,大大提升了電機的功率密度和轉矩密度水平。所以扁線和端部噴油冷卻配合使用能大幅度提高散熱能力,提高功率密度。

廣汽GE3應用的Chevrolet Volt的發(fā)卡永磁電機同時采用了端部噴油和水冷機殼兩種冷卻技術,取得了優(yōu)秀的散熱效果。從使用中去看就是持續(xù)性能更強,能夠降低電動車在跑高速時的疲軟。

優(yōu)勢3:更好的NVH表現

使用扁線結構的電機,由于繞組有更好的剛度,整機也將具備更好的剛度。

同時扁線繞組是通過鐵芯端部插線,不需要從槽口嵌線,電磁設計上可以選擇更小的槽口設計,有效降低齒槽轉矩脈動,機械和電磁的振動噪音都能有效降低。

扁線電機導線的應力比較大,剛性比較大,電樞具備更好的剛度,對電樞噪音具有抑制作用;可以應用相對較小的槽口尺寸,有效降低齒槽力矩,進一步降低電機電磁噪音。

優(yōu)勢4:端部短,節(jié)省銅材,提升效率

如果是圓線電機,將一捆細圓線直接填到槽里,槽中的線對電機做功是有貢獻的,而在槽外的線即端部,對電機的出力是沒有貢獻的,但它又是必不可少。如果沒有這段線,它是不可能把槽與槽之間的線連在一起。

傳統(tǒng)的圓線電機,由于工藝問題,它的端部一般留得比較長,否則很容易在工藝過程中損傷銅線。端部的銅對電機功率沒有幫助,只是起到連接作用,會產生額外電損耗,所以越短越好。

▲Nidec 150kW?EM

對扁線電機來說,因為線都是硬線,可以在加工的時候把端部做得小一點,與圓線電機相比減少20%的端部尺寸,空間進一步降低,可以把系統(tǒng)的體積進一步縮小,實現小型化和輕量化。

Hair-pin電機相比圓線電機繞組端部尺寸更短,端部總高度短5~10mm,有效降低端部繞組銅耗,進一步提升電機效率。這些結構上的優(yōu)化,可以使得電機平均效率,相比不使用扁線技術的電機,提高1%以上。

扁銅線較傳統(tǒng)圓線強度高,整形后不反彈,扁線繞組端部結構尺寸穩(wěn)定,節(jié)省了絕緣套管和綁扎線的人力物力成本。

優(yōu)勢5:扁線電機最高效率點不一定比圓線高多少,但高效區(qū)可以進一步拓寬

從電機特性圖上我們可以看出四槽扁線繞組電機,最高效區(qū)間的面積被明顯放大了。

橫軸方向上的放大,說明最高效區(qū)間的轉速范圍變大了;從城市擁堵的低速工況到高速巡航工況,都能享受到最高的效率。

縱軸方向上的放大,說明最高效區(qū)間的扭矩范圍變大了;從小油門勻速,到大油門急加速,確保最多的能量被用于驅動車輛。

在WLTC工況下兩者的平均效率差,扁線電機要高1.12%。(備注:WLTC是即將執(zhí)行的新能源油耗測試標準。與NEDC相比,WLTC在測試時間、模擬路況變化情況)

電機效率 平均效率-WLTC 平均效率-全轉速
Hair-pin電機 92.49% 94.78%
頂尖圓線電機 91.37% 92.76%
二者差值 1.12% 2.02%

但是在全域平均情況下,兩者效率值相差達到2%,低速大扭矩工作點,最高甚至可提升效率10%。

優(yōu)勢6:更小的重量和體積

在同等功率下扁線電機因為槽滿率、效率的提升,銅材用量下降,這就使得扁線電機能夠擁有更小的體積和重量,對乘用車企業(yè)來說,電機體積的縮小使得車輛整體有了更大的空間可以利用,比如增大電池的容量。

而較小的重量也使得車輛速度、續(xù)航能有一定的提升。

05

扁線電機缺點

和圓線電機相比,扁線電機也有它的缺點,簡單的概括為設計難、工藝難、設備難、扁線難、有損耗,具體如下:

缺點1:集膚效應導致?lián)p耗增加

新能源汽車做高功率密度要求往高轉速走,以前都是做一萬轉甚至是一萬二,現在往一萬六甚至是兩萬的方向做。具體的影響表現為頻率越高,扁銅線繞組的交流銅耗會越高。

圓線電機可以用細線,線比較多,而扁線比較粗,會產生一種集膚效應,該效應會使扁線電機的損耗有所增加,但影響有限。同時該效應還和電磁設計有關,比如槽內磁密幅值、槽口高度等,也和扁銅線的尺寸有關。

缺點2: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,這個需要設計師提前設計好。

正因為彎折和反彈等因素,絕緣層容易損壞而產生缺口,于是對銅線的質量提出了更高的要求。扁線成型要求高、加工難度大,銅線由于具有一定的彈性,因此在設計時就必須留有變形余量。

傳統(tǒng)扁銅線電機在繞組成型后可以進行包裹絕緣處理,但是車用發(fā)卡電機不行。

缺點3:設備要求高

扁線由于工序復雜、精度要求高,前期投入大,因為它的精度如果不高,產品的可靠性和一致性都會比較差,車企擔心的也是質量的可靠性以及穩(wěn)定性。

通過人工制造基本不可能實現大規(guī)模量產,必須依賴專業(yè)的高端設備,這是大規(guī)模普及的前提,也是制約其量產應用的一個重要原因。

國外有日本、意大利、德國的供應商,價格高昂是一方面因素,同時像日本產線也很難引入到國內。

缺點4:系列化設計難,對設計師要求高

扁線電機最主要的缺點是很難做到非常密的系列化設計,即柔性不夠,所以非常考驗電機設計師的功力。

從設計電機的角度來說,一般會設計一套方案,擴展出一系列的不同設計。

如果只需要100KW電機,但在設計時,需要設計80-120KW這個區(qū)間內一系列的電機,一是為了滿足潛在的需求,二是為了拉開與其他企業(yè)在設計上的差異。

扁線導體,每線圈匝數為1,相鄰兩個線圈通過焊接串聯(lián)連接;在并聯(lián)支路數一定的情況下,改變電機匝數唯有調整極槽數和每槽導體數;扁線電機在設計中不同功率等級可調整性與傳統(tǒng)圓銅線電機相比變差,需要電驅動系統(tǒng)平臺頂層整體的優(yōu)化匹配設計。

對于圓線電機,鐵芯和槽數相同,只是長度和線圈的匝數不同,可以比較容易設計出一個系列。但是扁線電機很難達到這個效果。因為扁線電機的匝數都比較少,減少一根或兩根線會對整個電機的性能帶來較大的影響。

劣勢5:專利壁壘過多,扁線電機專利目前主要還是在歐美及日本企業(yè)里,中國企業(yè)掌握專利少,我們有專利布局,但不盡如人意。

劣勢6:絕緣涂層在烘干后會產生收縮形變,如果是圓線的話,收縮會比較均勻,扁線則容易產生損壞,導致在實際加工中,扁線的良品率低于圓線。

對以上提到的缺點,換個角度去看,我們認為原材料、工藝、設備上的難點,正是扁線電機的壁壘所在。

而且原材料和工藝已經有海外企業(yè)能解決,說明可行性沒有問題,核心問題是如何實現突破。

06

扁線電機設計要點

槽口設計方案對比

繞組設計及集膚效應

集膚效應:當導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內部的電流分布不均勻,電流集中在導體的“皮膚”部分,也就是說電流集中在導體外表的薄層,越靠近導體表面,電流密度越大,導體內部實際上電流較小。結果使導體的電阻增加,使它的損耗功率也增加。這一現象也稱為趨膚效應(skin effect)。

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高轉速下,集膚效應會降低有效的通電銅線面積,繞組等效電阻增加,損耗增加;轉速越高,導體發(fā)熱越不均勻,增加了絕緣漆皮附近的熱負荷;同相同槽繞組b的集膚效應比異相同槽繞組a要嚴重。

導體的長寬比、放置方向、繞組分相等都對集膚效應產生影響;同等導體層數情況下,圖中導體放置示意圖中,a>b放置情況有助于降低集膚效應。

同等槽寬、槽深情況下,導體層數增加(B方案)有助于降低集膚效應;但在同等定子外徑下,電機極槽數受尺寸和電機系統(tǒng)電頻率的限制,每槽導體數受工藝等限制——導體數增加會提升工藝的復雜度,增加生產成本。

▲多層扁線導體設計結構圖

多層扁線導體繞組對電機性能的影響

  • 峰值性能(相同峰值持續(xù)時間)
  • 恒扭矩區(qū)輸出能力:

低速區(qū):4層>6層>8層

高速區(qū):8層>6層>4層

07

扁線電機制造工藝

扁線電機的劣勢主要在生產制造階段:設備投入大,工序多,工藝復雜且維修性差,需要不斷提升工藝水平。

扁線電機是一項從產品設計到制造工藝等環(huán)節(jié)都截然不同于傳統(tǒng)電機的技術。尤其是生產工藝,例如線圈成型、扭頭、焊接、浸漬等,都需要全新的開發(fā)。
發(fā)卡電機定子主要生產工藝流程,線成型和紙成型以及插紙,這兩個工序同步進行。進入到定子的插線工藝,然后進行扭線,扭線完成后進行焊接的工藝。焊接完成后,電機的定子基本工序完成,后面是涂敷,然后進行性能測試和驗證。這是基本的流程,中間有很多細節(jié)。
扁線電機生產工藝流程:插槽紙→制造發(fā)卡→穿發(fā)卡→端環(huán)定型→端環(huán)焊接→接星點→焊接處絕緣處理

7.1 槽絕緣紙插入:

  • 步驟:紙成型、裁紙、插紙
  • 紙的形狀:O型、B型、S型
  • 槽紙成型:冷成型、熱成型

7.2 PIN線圈成型:

  • 步驟:較直、去漆皮、裁剪、成型
  • 較直方向:上下、左右
  • 去漆皮:機械去漆皮、激光去漆皮
  • 成型:沖壓成型(先平面后立體成型)、彈簧機技術

7.3 PIN線圈及異型線圈插入:2層、4層、6層、8層

  • 全手工插入步驟:PIN線圈插入鐵芯、異型線圈插入鐵芯,線圈整體壓入
  • 自動插入步驟:PIN線圈自動或手工插入工裝、異型線圈全自動或手工插入工裝
  • 線圈整體抓取、線圈整體插入鐵芯并壓裝到位

最難的工藝:如何實現自動化、提高槽滿率、減少漆皮和絕緣紙損傷

7.4 線圈壓入整形

7.5 擴口:最內側的一圈焊點固定不動,外側的焊點往外拉,確保兩個焊點間的間隙滿足設計的要求

7.6 扭頭

步驟:2層、4層、6層一起扭(一層順時針、另一層逆時針)

7.7 切平

把扭頭后的焊接端整體切成一個平面,為焊接做準備。

7.8 焊接

  • 焊接方法:冷焊(冷金屬過渡焊)、微束焊、微弧焊、等離子焊、TIG焊、激光焊
  • 東亞使用的是TIG焊:成本低,起弧是關鍵
  • 歐美使用的是激光焊:成本高昂,工藝可控性好

最關鍵的工藝:如何保證每一個焊點的質量和可靠性,目前無可靠實用的檢測方法

2-10、焊點涂敷

  • 涂敷材料:粉末狀、液態(tài)
  • 粉末材料步驟:加熱-涂敷-加熱固化
  • 液態(tài)材料步驟:預熱-滴漆-滴液態(tài)材料-固化

08

扁線電機應用情況

時間 車企/車型
2015 豐田四代普銳斯
2017 上汽ERX5
2020/05 長城蜂巢
2020/06 保時捷Taycan
2020/07 東風嵐圖
2020/10 寶馬IX3
2020/11 大眾iD.4
2020/12 比亞迪漢GT
2021/02 吉利極氪

從長期來看,小型化、高速化將是新能源汽車電機的主要發(fā)展趨勢,而小型化必然要求電機功率密度有大幅度提升,從技術要求來看,“十三五規(guī)劃”提出新能源汽車驅動電機的峰值功率密度要達到4kW/kg,而目前這一數據僅達到3.2-3.3kW/kg。

比如,2007年,雪佛蘭沃藍達就搭載了雷米(已被博格華納收購)提供的扁線電機;日產、豐田等車企也都應用過該技術(豐田第四代普銳斯的扁線電機來自日本電裝)。

回顧扁線電機的發(fā)展歷程,在國外雪佛蘭Volt與豐田第四代Pruis早已經開始應用扁線電機,而國內這方面的研究雖然起步較晚,但近期,特斯拉、上汽新能源、極氪、比亞迪等新能源車企都加快了將圓線電機替換成扁線電機的步伐。

既然相比傳統(tǒng)圓線電機,扁線電機在效率、性能、散熱等方面具備明顯優(yōu)勢,那為什么之前沒有被廣泛應用?

首先,在前兩年對于新能源整車來說電池提升的重要性和可提升性都要高于驅動電機。

而扁線繞組制造過程非常復雜,需要先將導線制作成發(fā)卡的形狀,然后通過自動化設備插入到定子鐵芯槽內,然后進行端部扭頭和焊接,相對圓線電機,扁線電機無法進行手工制造。

想批量化高效率生產,必須要建立自動化產線,產線和設備投入較大,且量產后還需對良品率進行控制。所以在市場、技術層面都不利于扁線電機的實際應用。

過去因為各項技術不成熟導致產品不良率高,所以扁線電機無法大量應用,但是這些年電機企業(yè)并沒有停下研發(fā)的腳步。

華域電動、藝達電驅動、方正電機等企業(yè)都在扁線技術上進行著持續(xù)性的投入,近年扁線繞組技術也由2層、4層升級為最新的8層扁線繞組技術。

因為隨著電動車動力需求的增加,電機的轉速越來越高,通過繞組的交流電的頻率也越來越高。這里的交流電有著明顯的“趨膚效應(skin effect)”,導致中間的面積被浪費,周圍的電流很大,發(fā)熱明顯,效率降低。

而采用了8層扁線繞組技術的電機,導線面積更大,所以電阻和能量損耗都得以降低,電機效率提高。

以上汽新能源ER6車型為例,這臺電機的最高效率達到了97%,并且在大部分工況下都能達到90%以上的效率。它的最高轉速達到了15000rpm,新車0-100公里/時加速僅需7.8秒,極速達185公里/時。

對比4層發(fā)卡繞組電機,8層扁線繞組電機效率≥90%的區(qū)間從83%提升到了88%,增加了整整5%。

此外,通過仿真軟件測算的效率MAP數據顯示,同一款ER6車型分別采用8層發(fā)卡電機和4層發(fā)卡電機時,搭載8層發(fā)卡電機的車型NEDC工況的平均電耗從13.8千瓦時/百公里下降到12.2千瓦時/百公里,降幅超過11.5%,切實提升車輛續(xù)航里程。

特斯拉國產電機采用了扁線技術,相比圓線電機, 扁線電機滿槽率和功率密度得到提升,效率更高, 散熱、 HNV、輕量化等性能更優(yōu)。

Model 3 后電機最大功率從 202kW 提升至 220kW,最大扭矩從 404Nm 提升至 440Nm;Model Y后電機最大功率從 180kW 提升至 220kW, 最大扭矩從 326Nm 提升至440Nm。

這已經不是簡單地工作效率或者動力的提升,如今扁線電機的技術性能提升已經使得車企能在空間布局上有更多的選擇,在提升性能或是續(xù)航上可以有更多可觀的變化。

以目前的替換速度,相信2025年扁線電機的滲透率將達到90%。除雷米、電裝、日立等國外供應商外,國內有穩(wěn)定出貨量的供應商主要有華域電動、松正電機,以及即將投產的方正電機。

09

總結

目前,扁線電機在效率、功率密度、散熱能力、體積重量等方面已具有顯著的優(yōu)勢,未來隨著技術工藝的進一步成熟,扁線電機的生產成本將低于傳統(tǒng)圓線電機。

從目前實車的應用情況上看,扁銅線電機比傳統(tǒng)圓銅線電機有更高的持續(xù)功率,機械性能上表現出更強的魯棒性;在低速大扭矩的應用環(huán)境下,扁線方案可以使電機做得更輕、更小,能量密度更高,這都符合行業(yè)的發(fā)展趨勢。

但僅僅依靠在降低交流電阻的技術方向上繼續(xù)尋求突破,導體的材料特性擺在那里,僅改變物理狀態(tài)的這條路已經很窄了,潛力有限。

“電機高速化”是目前各大汽車公司貫徹最為徹底的技術路線之一,是提高電驅能量密度,降低材料成本最為行之有效的方案之一。

以此推想,如何在提高扁線電機轉速的同時,降低集膚效應損耗,以達到一個應用環(huán)境需求的性能及制造成本的平衡,是關系著扁銅線電機能否走得更遠、走得更好的關鍵所在。

除此之外,阻礙扁線電機大規(guī)模應用的多為生產工藝問題,隨著機械自動化水平的提高,工藝手段的不斷進步,這些問題都是可以逐步解決的。

可以預見,未來扁線電機會有更廣闊的應用市場,而隨著扁線電機大批量搭載和應用,將進一步推動全球電動化的發(fā)展,這不僅僅是華域電動、藝達電驅動等企業(yè)付出后的收獲,更是人類社會可持續(xù)發(fā)展道路上的新篇章和重要轉折點。

最后祝愿所有扁線電機的工程研發(fā)人員,本著”路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索”的求知精神,為扁線電機開拓出更加光明的未來。