新能源汽车扁线电机关键技术及市场发展趋势

前言：

扁线电机，作为新能源汽车驱动电机的一种，凭借其小巧的体积和高效的功率，更符合新能源汽车的轻量化和集成化发展趋势。因此，随着新能源汽车市场的繁荣发展，新能源汽车电动化率和双电机车型占比的不断提升，扁线电机的行业需求正在爆发式增长。

新能源汽车的三电系统中，电机作为驱动汽车行驶的最重要部分，对于车辆的动力、舒适性、经济性和安全性都起着至关重要的作用，因此各家主机厂对于电机的开发都是重中之重，电机的性能很大程度上决定了整台车的性能。

今天，我们就来讲一讲电机技术里的新宠儿——扁线电机。扁线电机特指定子绕组所用的导线从多根细的圆线变成了几根粗的矩形导线，因此叫做扁线。

扁线电机和传统圆线电机并没有太大的结构区别，也基本包括定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、转子绕组、机座、端盖和轴承等。扁线电机和圆线电机最大的区别就是扁线电机改变了铜线形状，将原本圆形的铜线变为了扁形铜线。铜线形状的改变意味着在定子铁芯的槽内空间大小不变的情况下，空间利用率得到了巨大提升，即槽满率的提升。

电机槽满率即定子铁芯内所有铜导线截面积占槽有效面积的比值。槽满率越高，则代表定子铁芯槽内塞的铜导线就越多，所能形成的旋转磁场就越强，功率密度就越大。

优势很多

新能源汽车目前仍处于快速发展期，产品质量快速提升，消费者对于产品的性能要求也在逐步提高。这对于扁线电机来说，无疑是大放异彩的好时机。从2021年上海车展开始，扁线电机便开始大放异彩，众多高端车型均搭载扁线电机。比亚迪的DM-i车型，蔚来ES6、极氪001等明星车型均采用的是扁线电机。大量新车的搭载意味着扁线电机有其优于传统圆线电机的优势。第一，更高的效率。扁线电机相比传统圆线电机，裸铜槽满率可提升20%-30%，高达70%，有效降低绕组电阻进而降低铜损耗，因此扁线电机相较传统的圆线电机转换效率高1.12%。

第二，更高的功率密度。电机的功率与铜的含量成正相关，前文我们已经提到，扁线电机的槽满率可以达到70%，这意味着在电机体积不变的条件下，铜含量的增加让我们可以得到更高的功率和扭矩。第三，更好的散热性。相对于圆线，扁线电机扁线形状更规则，每根铜线的接触更为紧密，散热性提升。研究发现，相比较低槽满率的绕组，高槽满率绕组的导热能力是前者的1.5倍。更低的温升表现，可以提高车辆的持续性能，减少高速状态下的疲软。

第四，更好的NVH表现。使用扁线结构的电机，由于绕组拥有更好的刚性，使得电枢也具备更好的刚度，对噪音有抑制作用。同时因为采用扁线，可以取较小的槽口尺寸，有效降低齿槽力矩，进一步降低噪音。第五，更小的体积和重量。因为扁线电机更高的槽满率，同功率下电机的铜线用量就可以减少，使得扁线电机拥有更好的小型化和轻量化的特征。

缺点也有

世间万物都有其自身的两面性，扁线电机也有它自身的劣势。第一，趋肤效应导致损耗增加。趋肤效应就是当导体中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，导体内部实际上电流较小。结果使导体的电阻增加，使它的损耗功率也增加。

第二，铜线要求高。粗的铜材料具有一定的弹性，弯折后会有一定程度的反弹，这使得设计难度直线上升。同时铜线的绝缘层也会因为弯折和反弹变的更易损坏，产生缺口。

第三，所需设备要求高。扁线由于工序复杂、精度要求高，通过人工制造基本不可能实现大规模量产。因此前期需要较大的投入，它的精度如果不高，产品的可靠性和一致性都会比较差，必须依赖专业的高端设备。

扁线电机的技术发展趋势

驱动电机扁线电机作为一种新兴的电机技术，正在电动汽车和工业应用领域迅速崭露头角。它采用扁平的绕组结构，带来了一系列的优势，因此备受关注。目前，扁线电机技术正朝着高功率效率、高功率密度、高可靠性、安全性、低成本和轻便化的方向发展。相比传统的圆线电机，扁线电机采用扁平的绕组，具有更高的效率和功率密度。未来，扁线电机将持续提升其效率和功率密度，以满足新能源汽车市场对高效和轻量化产品的需求。

此外，提高可靠性和安全性也是至关重要的。扁线电机需要具备更高的绝缘耐压能力和更好的散热性能，以确保电机的安全性和可靠性。可以预见，扁线电机将进一步提升这些方面的性能，以满足新能源汽车市场对安全可靠产品的需求。

随着技术的不断进步和规模效应的逐步形成，扁线电机的成本也将逐步降低，从而更好地满足市场需求。通过技术创新和生产优化，扁线电机的成本将得到降低，并提供更具竞争力的解决方案。

大洋电机技术部经理朱小康谈到：“在我们当前的规划中，我们面临着两个主要问题。首先，我们需要解决高电流输出的挑战，这与我们的工艺密切相关。其次，我们需要关注整体成本控制的问题。目前，我们已经在使用一种电机，这种电机在成本方面得到了较好的控制，并且具有创新性。然而，供应和成本仍然是我们面临的两个关键问题。在未来的发展中，我们将着重解决这两个方面的挑战。”

扁线电机在新能源汽车行业的应用与市场渗透率

因为相比于圆线电机，扁线电机具有槽满率高、功率密度高、效率高等优点，还可以做到体积小、效率高、导热性强、温升低、噪音小的特性。据有关数据显示，扁线电机比圆线电机能效高10%。据比亚迪集成开发工程师陈果表示：“比亚迪生产的新车型采用扁线电机。”据了解，各主机厂已紧锣密鼓地布局扁线电机业务，特斯拉Model 3/Y、比亚迪DM-i、比亚迪秦PLUSEV、大众ID.4以及极氪001等畅销车型均已搭载扁线电机。

新能源车行业需求的持续繁荣，让扁线电机的市场渗透率得到持续加速。这将为驱动电机行业带来数量和价格的双重上涨，使其增长空间变得极其广阔。根据最新的预测，扁线电机目前订单增长势头良好，新能源车销量占比提升有望带动扁线电机渗透率由去年的27%提升至40%左右。中航证券预计2025年全球和中国的扁线电机需求量分别为2024万个、978万个，对应市场空间为708亿元、342亿元。

据未来智库预计，2025年扁线电机在新能源汽车驱动电机中的渗透率将超过90%。

结语

扁线电机作为一种新兴的电机技术，正在逐渐崭露头角，并在新能源汽车中展现出广阔的应用前景。随着新能源汽车市场的繁荣和电动化率的提升，扁线电机的市场渗透率也在不断增加。然而，要实现扁线电机的广泛应用，仍然面临着一些技术挑战和市场需求的考验。

扁线电机技术需要解决高功率输出、生产工艺和成本控制等挑战。提高功率密度、优化制造工艺以及降低成本是推动扁线电机技术发展的关键。另一方面，800V高压平台的兴起为扁线电机提出了新的要求。为了满足更高的电压和功率输出，扁线电机需要具备更高的耐压能力、散热性能和体积优化。因此，电动汽车制造商和供应商必须持续创新和改进以适应800V高压平台的应用场景。

扁线电机的前景非常光明。2022年我国新能源汽车产销实现705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.7%和93.4%，我国新能源汽车的产销连续8年位居世界第一，已经成长为新能源汽车最大的消费国家。

同时，国家政策也在助力扁线电机的发展。《新能源汽车产业发展规划（2021-2025）》中提出，中国新能源汽车产业计划到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12千瓦时每百公里。《“十四五”规划纲要》中提出，“十四五”期间，新能源汽车产业要着重突破高效驱动电机的关键技术。随着新能源汽车的不断发展，扁线电机会将是未来的趋势，小型化、集成化、高功率密度等特点会使扁线电机在未来拥有更广阔的应用市场。