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隨著新能源汽車在中國市場的推廣普及,對于驅動電機的性能與體積要求越來越高。扁線電機由于具有更高的功率密度,更好的散熱能力,并可以顯著降低噪音與振動,成為新能源汽車驅動電機領域一個主要的技術發展方向。
與傳統的圓線電機繞組相比,扁線電機采用加工成發卡狀的漆包線扁線。因此在扁線電機的定子截面中,銅線可以更充分的填充空間,槽滿率大約可以提高20%以上,進而獲得更高的輸出功率和轉矩。所以在相同體積下,采用扁線繞組的電機具有更高的功率密度,可以幫助電機進一步實現小型化。
通過繞組結構的優化,扁線電機的主要優勢體現在降低損耗、提升效率。傳統的永磁同步電機,銅損大約占了三分之二,而扁線電機可以有效降低銅損,尤其是能夠比較顯著的降低直流損耗。而更低的損耗就能帶來更高的效率,相比較圓線繞組電機,扁線電機在最高效率(97%)的工作區間更大。綜合而言,采用扁線電機可以提高驅動電機的效率大約1%。從驅動電機角度,1%的效率提升能夠幫助新能源汽車效率獲得比較顯著的提升,這也是最近越來越多的企業開始關注扁線電機相關技術與產品的原因。
另一方面,由于扁銅線之間間隙較大,利于冷卻油滲透,因此直接油冷技術可以在扁線電機中采用,進而槽內熱阻更低,具有較好的散熱性能。同時,扁線的結構也更緊湊穩定,在滿足裝配一致性要求的條件下,具有更低的運行噪音與振動,NVH表現更好。
扁線電機與傳統圓線繞組比較具有多方面的優勢,但其材料與制造難度也明顯提高。首先,扁線電機采用的扁銅線的加工難度大大高于傳統圓線,且漆膜涂覆過程中,R角處的處理尤其困難。其次,扁線電機的扁線繞組尺寸與安裝尺寸的一致性要求也遠遠高于圓線繞組,需要通過對生產設備的改造才能達到相應的工藝與產品要求。面對這些困難需要驅動電機領域的相關企業與研究機構群策群力,持續技術攻關,共同解決相關技術與制造難題,提升全產業的技術能力與產品水平。
雖然扁線電機的制造工藝較為困難,但是其在提升能效方面的優勢還是促進了其在新能源汽車領域的不斷推廣普及。在2023年上海車展中,大部分技術領先的新能源車企,例如大眾、比亞迪、吉利,和驅動電機制造零部件企業,例如博世,都推出了采用扁線電機的相關產品,并將其作為下一代產品的主流技術解決方案推向市場。基于扁線電機的性能優勢和各大主機廠的積極推動,相信在未來2-3年,隨著新能源汽車市場對于續航里程、能效水平要求的不斷提升,扁線電機將更多的應用于新能源汽車配套的各類驅動電機中。
來源：號外網
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