扁線電機(jī)在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著新能源汽車在中國(guó)市場(chǎng)的推廣普及,對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能與體積要求越來(lái)越高。扁線電機(jī)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(dòng),成為新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域一個(gè)主要的技術(shù)發(fā)展方向。

與傳統(tǒng)的圓線電機(jī)繞組相比,扁線電機(jī)采用加工成發(fā)卡狀的漆包線扁線。因此在扁線電機(jī)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(jìn)而獲得更高的輸出功率和轉(zhuǎn)矩。所以在相同體積下,采用扁線繞組的電機(jī)具有更高的功率密度,可以幫助電機(jī)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。

通過(guò)繞組結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,扁線電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在降低損耗、提升效率。傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī),銅損大約占了三分之二,而扁線電機(jī)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(lái)更高的效率,相比較圓線繞組電機(jī),扁線電機(jī)在最高效率(97%)的工作區(qū)間更大。綜合而言,采用扁線電機(jī)可以提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)的效率大約1%。從驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(lái)越多的企業(yè)開始關(guān)注扁線電機(jī)相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)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(shù)可以在扁線電機(jī)中采用,進(jìn)而槽內(nèi)熱阻更低,具有較好的散熱性能。同時(shí),扁線的結(jié)構(gòu)也更緊湊穩(wěn)定,在滿足裝配一致性要求的條件下,具有更低的運(yùn)行噪音與振動(dòng),NVH表現(xiàn)更好。

扁線電機(jī)與傳統(tǒng)圓線繞組比較具有多方面的優(yōu)勢(shì),但其材料與制造難度也明顯提高。首先,扁線電機(jī)采用的扁銅線的加工難度大大高于傳統(tǒng)圓線,且漆膜涂覆過(guò)程中,R角處的處理尤其困難。其次,扁線電機(jī)的扁線繞組尺寸與安裝尺寸的一致性要求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于圓線繞組,需要通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的改造才能達(dá)到相應(yīng)的工藝與產(chǎn)品要求。面對(duì)這些困難需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)群策群力,持續(xù)技術(shù)攻關(guān),共同解決相關(guān)技術(shù)與制造難題,提升全產(chǎn)業(yè)的技術(shù)能力與產(chǎn)品水平。

雖然扁線電機(jī)的制造工藝較為困難,但是其在提升能效方面的優(yōu)勢(shì)還是促進(jìn)了其在新能源汽車領(lǐng)域的不斷推廣普及。在2023年上海車展中,大部分技術(shù)領(lǐng)先的新能源車企,例如大眾、比亞迪、吉利,和驅(qū)動(dòng)電機(jī)制造零部件企業(yè),例如博世,都推出了采用扁線電機(jī)的相關(guān)產(chǎn)品,并將其作為下一代產(chǎn)品的主流技術(shù)解決方案推向市場(chǎng)。基于扁線電機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)和各大主機(jī)廠的積極推動(dòng),相信在未來(lái)2-3年,隨著新能源汽車市場(chǎng)對(duì)于續(xù)航里程、能效水平要求的不斷提升,扁線電機(jī)將更多的應(yīng)用于新能源汽車配套的各類驅(qū)動(dòng)電機(jī)中。

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