扁线电机：电动汽车的新宠儿？

扁线电机：电动汽车的新宠儿？

电动汽车驱动电机技术正迎来新的突破，扁线电机以其高效率、低噪音和优秀的散热性能，成为各大车企争相采用的新宠儿。特斯拉、比亚迪、大众等知名品牌纷纷在其高端车型中搭载扁线电机，这不仅提升了车辆的整体性能，还大幅降低了能耗和成本。随着技术的不断成熟，扁线电机的普及率预计将快速提升，成为未来电动汽车市场的主流选择。

扁线电机，又称发卡式电机或Hair-pin绕组设计电机，是通过在驱动电机定子绕组中采用扁铜线代替传统的圆铜线来实现技术升级。这种设计在定子制造时，首先把绕组线圈成型为发卡一样的形状，通过插线进到预制的定子槽，然后在另一端将绕组扭头、焊接在一起，从而形成完整绕组。这种绕组方式比圆线绕组横截面积大，叠加扁线绕组能够大大提高槽满率（指线圈放入槽内后占用槽内空间的比例），从而降低直流电阻，提高电机功能密度。

扁线电机具备高能量转换效率、高功率密度、散热性好、重量和体积小等优势，更符合新能源电机的发展方向。随着技术不断发展成熟，过去桎梏扁线电机大规模产业化的障碍和难点正逐渐扫清，扁线电机成为大势所趋。国内主流新能源车品牌正加速推进扁线电机，2021 年特斯拉、比亚迪等车型纷纷搭载扁线电机，扁线电机需求有望加速提升。

扁线电机相比传统圆线电机具有显著优势：

1. 更高的效率：扁线电机裸铜槽满率可提升20%～30%，有效降低绕组电阻进而降低铜损耗。博格华纳（原雷米电机）将普通散嵌绕组改成发卡电机后，发现具有明显的性能优势：2500rpm～10000rpm范围内效率超过93%。

2. 更高的功率密度：相同体积下，扁线电机相较圆线电机可以塞进更多的定子绕组，在相同损耗下发卡电机可以输出更高的功率和扭矩。博格华纳的数据显示，扁线电机增加了27%的转矩和37%的功率，同时减少了13%的重量。

3. 更强的散热能力：相对于圆线电机，扁线电机扁线形状更规则，在定子槽内紧密贴合，与定子铁心齿部和轭部更好接触，降低槽内热阻，热传导效率更高，进一步提升电机峰值和持续性能。

4. 更好的NVH表现：相对于圆线电机，扁线绕组有更好的刚度，另扁线绕组是通过铁心端部插线，不需要从槽口嵌线，可以选择更小的槽口设计，具有更低的机械噪声和电磁噪声。

随着扁线电机技术的成熟，越来越多的主流车企开始在其高端车型中采用这一技术：

• 特斯拉：作为电动汽车领域的领军企业，特斯拉在2021年开始在其Model 3和Model Y车型中搭载扁线电机，显著提升了车辆的性能和能效。

• 比亚迪：比亚迪在2017年完成6层扁线电机设计，并于2018年实现产业化。目前，比亚迪多款车型已采用扁线电机技术。

• 大众：大众集团在ID系列电动车中采用了扁线电机，进一步提升了车辆的续航里程和动力性能。

• 广汽埃安：广汽埃安采用了X-pin绕组的扁线电机，通过优化端部线型，缩短了端部长度，提高了电机效率。

据最新发布的2024年全球与中国扁线电机市场规模及竞争格局研究报告显示，2023年，全球扁线电机市场规模达到了236 亿元，预计2025年将达到708亿元，预测期内年复合增长率（CAGR）为73.21%。2021年前10个月，前15名新能源车中扁线电机渗透率已达27.08%，显示出强劲的增长势头。

尽管扁线电机具有诸多优势，但在实际应用中仍面临一些挑战：

1. 交流损耗问题：在高速运行时，扁线电机的交流损耗问题更加明显。为解决这一问题，可以通过导体远离槽口设计、增加导体层数、分割绕组等方式来抑制损耗。

2. 制造难度和成本：扁线电机的绕组成型要求高，加工难度大，设备投资高。此外，高压800V电机扁铜线成型过程还面临端部去漆、焊接热量控制、模具工装精度等问题。

3. 专利保护：扁线电机技术存在一定的专利壁垒，这可能影响其大规模推广。

随着技术的不断进步和制造工艺的优化，扁线电机的生产成本有望进一步降低，而其性能优势将更加凸显。预计在未来几年内，扁线电机将在电动汽车市场中占据主导地位，成为驱动电机的首选技术方案。同时，随着800V高压平台的普及，扁线电机的市场需求将进一步扩大。

总之，扁线电机凭借其卓越的性能和效率优势，正在成为电动汽车驱动电机的主流选择。虽然目前还面临一些技术和成本上的挑战，但随着技术的不断进步和规模化生产的推进，这些问题有望逐步得到解决。可以预见，扁线电机将在未来电动汽车市场中扮演越来越重要的角色，为电动汽车的性能提升和成本降低做出重要贡献。