電動驅動系統(tǒng)作為新能源汽車的核心部件，對汽車的動力、經(jīng)濟性、舒適性、安全性和使用壽命都有重要影響。在電動驅動系統(tǒng)中，電機是核心。電機的性能在很大程度上決定了汽車的性能。目前，從業(yè)需求的角度來看，低成本、小型化、智能化是首要任務。

今天我們來看看電機新技術——扁線電機的概念和定義，以及與傳統(tǒng)圓線電機相比的缺點。

定義扁線電機。扁線電機特定指定子繞組所用的導線形態(tài)發(fā)生變化，由多根細線變?yōu)閹赘志匦螌Ь€，俗稱扁線。調速電機扁線驅動電機的整機結構與圓線電機沒有太大區(qū)別，主要包括鋁殼、前后軸承、定子總成、轉子總成、溫度傳感器、旋轉變器、EMC部件等。

扁線電機的優(yōu)點。扁線電機的核心優(yōu)點是體積小、效率高、導熱性強、溫升低、噪音低。具體展開如下：優(yōu)點①：體積小。與傳統(tǒng)功率相比，扁線電機體積小，材料少，成本低，或密度增加。理論上講，在空間不變的前提下，填充的銅可以增加20-30%。這也意味著功率在一定程度上增加了20-30%。換句話說，當功率相同時，電機的外徑和體積減小，從而減少電機材料的用量。研究表明，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。繞組銅耗占50%以上，銅耗與繞組電阻成正比P=I^2*R，或Q=I^2*R*T(P=導線加熱功率；I=電流；R=繞組電阻；T為通電時間)，調速電機減少繞組電阻可直接降低銅耗，提高電機效率和功率密度。根據(jù)導線電阻R=P*I/S(包括P=繞組電阻;I=長度;S=橫截面積)，在電阻率和長度一定的情況下，繞組橫截面積只能為槽滿率。

優(yōu)點②：溫度性能較好。基于上述情況，電機內部更緊湊，間隙更小，扁線與扁線接觸面積更大，散熱傳導更好，繞組與鐵心槽接觸更好，導熱性更好。眾所周知，電機對散熱和溫度非常敏感，散熱的提高也帶來了性能的提高。通過溫度場模擬，得出同樣設計的扁線電機繞組溫升比圓線電機低10%的結論。除了更好的散熱性能，包括其他與溫度相關的性能。

優(yōu)點③：噪音小。NVH也是電驅動的熱門話題之一。扁線電機能使電樞具有更好的剛度，抑制電樞噪聲。此外，槽口尺寸相對較小，可有效降低齒槽扭矩，進一步降低電機電磁噪聲。

優(yōu)點④：端部較短。端部是指槽外的銅線。調速電機槽內的銅線對電機有影響，而端部不貢獻電機的實際輸出，只連接槽與槽之間的線。由于工藝問題，傳統(tǒng)的圓形電機需要在端部留下長距離，防止線電機在加工過程中損壞，從根本上解決了這個問題。

與扁線繞組截面對比圓線。因為銅線都是硬線，所以在加工過程中不需要留一段端部，端部較短可以節(jié)省銅材，還可以提高效率?？赐陜?yōu)點，我們來看看扁線電機面臨的挑戰(zhàn)。目前業(yè)內人士普遍認為，扁線電機存在損耗高、設計難、設備難、扁線難等缺點。具體情況如下：

缺點①：損耗高。當導體中有交流電或交變電磁場時，導體內部的電流分布不均勻，電流通常集中在導體表面的皮膚上。這種效應的結果是導體的電阻增加，導體的損耗功率增加。在扁線電機中，頻率越高，扁線繞組的交流銅消耗就越高。同時，該效果還與電磁設計有關，如槽內磁密度值、槽口高度等，也與扁銅線的尺寸有關。缺點②：銅線難。這里的銅線很難，這意味著扁線電機對銅線的要求高于圓線電機。它需要一定的彈性，彎曲后會有一定程度的反彈。這一要求使得設計難度急劇上升，由于彎曲和反彈，電線的絕緣層更容易損壞，產(chǎn)生缺口。扁線中的發(fā)卡電機對銅線要求較高。傳統(tǒng)的扁電機在繞組成型后可以包裹絕緣，但發(fā)卡電機不好。值得一提的是，日立金屬還專門為普銳斯電機開發(fā)了銅線，以解決這一問題。

缺點③：設備難。由于工藝復雜，精度要求高，人工制造基本上不可能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，必須依靠專業(yè)的高端設備，這是大規(guī)模普及的前提，也是制約其定位的重要原因。從供應商的角度來看，國內設備供應商尚未達到成熟和完整的狀態(tài)；在國外，意大利和德國是世界上主要的扁線電機供應商國家，但價格非常高。發(fā)卡式扁線電機制備工藝繁瑣。

缺點④：設計難。由于上述原因，扁線電機的系列設計非常困難，其中柔性設計更為困難，這是對電機設計師技能的一大考驗。從設計角度看，如果要制造100kW電機，設計師需要從80-120kW擴展一系列方案。一是滿足潛在需求，二是擴大與其他企業(yè)的設計差異。

相比之下，圓線電機的設計要簡單得多：鐵芯和槽數(shù)基本相同，區(qū)別在于長度和線圈匝數(shù)，系列設計相對簡單。

03扁線電機是必然趨勢。為什么扁線電機是必然趨勢？根據(jù)十三五規(guī)劃，新能源汽車驅動電機的峰值功率密度應達到4kW/kg，這是產(chǎn)品級標準。

04國內布局和市場空間。除了述雷米、日立、日本電裝等知名企業(yè)外，國內也有不少企業(yè)在加快布局。我們之前也報道過，方正電機計劃投資5億元，在浙江麗水投資建設100萬臺/年新能源汽車驅動電機項目。除了方正電機等老牌企業(yè)，國內還有很多新勢力加快布局。

在市場空間方面，據(jù)業(yè)內人士分析，根據(jù)2020年160萬輛新能源乘用車銷量，國內需求80萬臺扁線電機，市場規(guī)模接近30億元；2021-2022年，預計扁線電機在新能源乘用車領域的滲透率將達到90%，屆時將達到288套，市場規(guī)模將達到90億元。在技術要求、行業(yè)整體方向和政策方向上，扁線電機勢必成為新的。