為什麼扁線電機一夜之間從燙手山芋變成了人見人愛的香餑餑？_風聞
工业科技控-工业科技控官方账号-工业科技方面的知识科普，力求公正、客观，不偏不倚2022-05-23 13:47
作者 | 科技宅男圈
讓你的車動力更強勁的扁線電機時代到來了！最近1年新能源車企颳起了一股換裝扁線電機的風潮，比亞迪e平台3.0的扁線電機，全部由比亞迪自行研發和製造，掌握了整個扁線電機生產的產業鏈，為什麼扁線電機一夜之間從燙手山芋變成了人見人愛的香餑餑？
大家都知道啊，目前市場上的新能源車，主要用的是永磁同步電機和異步電機這兩種，在一些雙電機的新能源車中，異步電機的作用主要是用於搭配永磁同步電機，以實現在低速和高速工況的表現平衡。比如説比亞迪e3.0平台，前驅用異步電機，後驅用永磁同步電機。當汽車處於中低速工況時，低速高效率的永磁同步電機工作，維持電機的高效運轉，續航也就相對更好一些，當汽車處於高速工況時，永磁同步電機和異步電機同時工作，這時候電動車的加速性能也就更好一些。
目前國內永磁同步電機的裝機量佔比之所以高達94%，一來是因為永磁同步電機低速性能好、轉化效率高，非常適合城市交通頻繁啓停的複雜工況，二來是因為永磁同步電機中的釹鐵硼永磁材料需要使用稀土資源，而我國擁有全球70%的稀土資源，釹鐵硼磁性材料的總產量達到全球的80%，所以中國更熱衷於使用永磁同步電機。
電動車想要真正實現大規模的普及，就必須想盡辦法降低成本，動力電池的成本佔整車成本的40%，目前動力電池原材料持續漲價，搞的新能源車的價格也跟着水漲船高，所以這時候我們就要想辦法從其他部件身上降低成本。
懂車的朋友都知道，電機的效率與轉速和扭矩相關，市區工況中出現的頻繁啓停工況屬於低轉速高扭矩工況，永磁同步電機長久以來用的一直都是發展了上百年的傳統圓線技術，而圓線電機在市區這種頻繁啓停的工況中是低效率運轉的，低效運轉也就意味着續航能力的減弱，續航減弱又會進一步導致電池成本的增加。
此外圓線電機的槽滿率偏低，也就是線圈放入槽內後佔用槽內空間的比例偏低，僅有40%左右。槽滿率偏低也就意味着電機的功率密度偏低、重量偏大、電動車的動力也就偏弱。
所以為了解決圓線技術存在的低效率、低槽滿率缺陷，扁線技術應運而生了。扁線的意思也就是説導線由原來的圓形變成了這種橫截面為扁平矩形。
圓線之間存在着空隙，而扁線則更加緊密。槽滿率由圓線的40%提升到70%，電機轉化效率提升了1.12%，千萬不要小看這1%，這意味着在低轉速高扭矩的擁堵工況中，扁線電機的工作效率比圓線高出10%，這時候電機省下來的電就可以讓利給電池了，讓電池的容量進一步減小，電動車成本也就降下來了。
其次槽滿率的提升也就代表着線圈中導線越多，產生的磁場會更強，那麼電機的功率就會更大，使得整車動力更加強勁。大家都知道，傳統圓線電機的功率密度也就3.5千瓦每千克的水平，而國家現在要求新能源乘用車電機功率密度必須滿足4千瓦每千克的水平，比亞迪dmi車型上的扁線電機，功率密度達到了驚人的5.8千瓦每千克。
更重要的是扁線技術讓電機變得更輕量化和小型化了，小體積首先帶來的是電驅動系統的高度集成化。比如説比亞迪量產的全球首款八合一電動力總成，做八合一目的就是為了給電動車減重，減重意味着降低電耗，而減少體積，能夠帶來乘坐空間或者電池容量的提高，這套八合一電動力總成綜合效率超過89%，看清楚了，是驅動電機、減速器、直流變換器、整車控制器、電機控制器、車載充電器、配電箱、電池管理器這八個模塊的綜合效率，集成模塊越多想要達到高能效也就更難。
所以基於扁線電機對傳統圓線電機的以上種種碾壓優勢，國內相關廠商怎能無動於衷？扁線技術方面我們有精達股份這樣的世界級供應商，2019 年就開始小批量量產扁線，供貨給日本電裝，並且成功打入日系、美系、德系等頭部車企的供應鏈，特斯拉電機用的就是他家的扁線。
我們都知道扁線電機不是什麼新技術，通用雪佛蘭VOLT早在2007年就採用了扁線電機，這些年之所以沒有大規模普及，主要是因為其在原材料、工藝、設備上的難點較多，對產品的一致性要求較高。比亞迪早在13年就開始扁線電機的研製，自己開發了扁銅線的生產工藝，解決了扁銅線在成形回彈、絕緣形變、強耐電暈、端部扭頭、定子插入的精度和抗耐力等一系列問題，到最後比亞迪實際上掌握了整個扁線電機生產的產業鏈，目前比亞迪的扁線電機效率達到了全球最高的97.5%。
比亞迪海豹雙電機版本，前置160kW的交流異步電機，後置230kW的扁線電機。為什麼用扁線？扁線電機效率高、損耗低、散熱性能優、功率密度大、噪音低、更輕便,且有效材料成本比圓線低8～12%,疊加整車性能提升與電耗優勢,可降低整車成本的15%。日常工況，異步電機斷開，僅扁線電機工作，加速工況，雙電機共同發力。兩種電機互補，兼顧電機高效率與空載低損耗，實現四驅動力+兩驅能耗。
特斯拉的電機雖然功率高、極速高，但是成本偏高，高功率帶來的高極速在中國完全不適用，中國99%的車主這一生都沒開過180公里，而比亞迪電機強調的就是實用性，低成本高效率。車企裏除了比亞迪，長城汽車和上汽集團也可以實現自供。
工藝方面，國內企業都採用了主流的hair-pin工藝，繞組技術突破8層，目前具備量產8層扁線電機能力的第三方有3家：方正電機、天津松正、華域電動。裝配生產線方面，扁線電機裝配可分為定子、轉子、合裝三大工藝環節，其中轉子線和合裝線相對簡單，而定子裝配線由於有很多道複雜工序，所以是技術難度最大的環節，目前國內的豪森股份和克來機電具備扁線電機定子裝配線的承接能力，今天就先説這麼多吧，改天接着聊。（寫自工號：工業科技控）
