什么是扁线电机?为什么扁线更适合新能源汽车?

电驱动系统作为新能源汽车的核心部件,对于汽车的动力、经济性、舒适性、安全性以及汽车寿命都有着重要的影响。

电驱动系统中,又以电机作为核心中的核心。电机的性能很大程度上决定了整车的性能。当前从产业化的需求来讲,低成本、小型化、智能化是重中之重。

 

一、扁线电机是什么

扁线电机是一种常见的电动机类型,它由定子和转子组成,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。

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。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。

 

二、扁线电机的优势

优势1:相同功率,体积更小,用材更少,成本更低

圆线变成扁线,从理论上来说,在空间不变的前提下,扁线电机可以做到70%的槽满率,填充的铜可以增加20-30%,产生更强的磁场强度,从某种程度上等同于增加20-30%的功率。

 

优势2:温度性能更好

内部空隙变少,扁线与扁线之间的接触面积大,散热和热传导更好;绕组和铁心槽之间接触更好,热传导更好;而电机对散热和温度是非常敏感的,散热性变好,性能会提升。

 

优势3:电磁噪音更低

扁线电机导线的应力比较大,刚性比较大,电枢具备更好的刚度,对电枢噪音具有抑制作用;可以取相对较小的槽口尺寸,有效降低齿槽力矩,进一步降低电机电磁噪音。

 

优势4:端部短,节省铜材,提升效率

对扁线电机来说,因为线都是硬线,可以在加工的时候把端部做得小一点,与圆线电机相比减少20%的端部尺寸,空间进一步降低,可以把系统的体积进一步缩小,实现小型化和轻量化。

 

三、扁线电机的劣势

缺点1:损耗增加

圆线电机可以用细线,线比较多,而扁线比较粗,会产生一种集肤效应,该效应会使扁线电机的损耗有所增加,但影响有限。

 

缺点2:铜线要求高

正因为弯折和反弹等因素,绝缘层容易损坏而产生缺口,于是对铜线的质量提出了更高的要求。扁线成型要求高、加工难度大,铜线由于具有一定的弹性,因此在设计时就必须留有变形余量。

 

缺点3:设备要求高

扁线由于工序复杂、精度要求高,前期投入大,通过人工制造基本不可能实现大规模量产,必须依赖专业的高端设备,这是大规模普及的前提,也是制约其量产应用的一个重要原因。

 

劣势4:专利壁垒多

扁线电机专利目前主要还是在欧美及日本企业里,中国企业掌握专利少。

 

劣势5:良品率低

绝缘涂层在烘干后会产生收缩形变,如果是圆线的话,收缩会比较均匀,扁线则容易产生损坏,导致在实际加工中,扁线的良品率低于圆线。

 

目前,扁线电机在效率、功率密度、散热能力、体积重量等方面已具有显著的优势,未来随着技术工艺的进一步成熟,扁线电机在未来将拥有更广阔的市场。

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