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扁线电机优势突出,行业趋势确定

2021年10月27日

按照材料形状,电磁线可分为圆线、扁平线、异型线。圆线是最早发展的技术,目前仍是产量最大、应用最广泛的电磁线。圆线绕成线圈会形成空隙,空间利用率较低,进而电机效率和功率密度也较低。为进一步提升电机效率,扁线电机技术开始得到业界关注。


扁线电机是一种绕组技术,采用横截面为方形的电磁线。定子组件制造时,首先把绕组做成发卡状,穿进预制的定子槽;然后,在另一端将绕组扭曲、焊接,形成完整绕组。在正方形的定子的截面中,方形的铜线可以完全填满整个截面,提升铜线的利用效率。



扁线电机具有体积小,用材少,功率高,效率高,噪音少等优势,契合新能源汽车发展的需要,是未来电机行业发展的必然趋势。


优势1:体积小,功率高。相同功率,体积更小,重量减小约11%,用材更少,成本更低; 或者相同体积,槽满率(指线圈放入槽内后占用槽内空间的比例)提升,磁场更强,功率密度提升。圆线变成扁线,理论上相同空间提下,扁线电机可达70%的槽满率,填充的铜可以增加20-30%,产生更强的磁场强度,增加功率。


优势2:温度性能更好。内部空隙变少,扁线间的接触面积提升,绕组和铁心槽之间接触更好,热传导散热更好,提升电机性能。相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%。



优势3:减少铜耗。永磁同步电机最高效率可达97%左右, 3%左右的电机损耗主要来自于铜耗、铁耗、风损等,其中铜耗占比最大,约为50%。扁线电机通过提高铜满率,能够减少40%的铜耗,降低电机损耗。


优势4:电机的平均效率将提升1%-2%,全速效率提升2-3%,扁线电机在中低转速的高效区域要大于圆线电机。


优势5: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6:绕组的端部短,节省铜材,提升效率。传统的圆线电机为避免加工中损伤铜线,其端部通常留有较长铜线。扁线电机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,进一步降低体积。



扁线电机起初用于大功率工业电机,大功率发电机组,后来延伸到车辆领域。


扁线的趋势替代在产业界中已然开启。扁线电机最先在国外车企得以应用,早在2007年雪佛兰沃蓝达就搭载了麦格纳的扁线电机。而后续丰田、日产也装配了日本电装的扁线电机。特斯拉扁线电机也已经开始量产。


目前,国内也在加速扁线技术的研究。上汽、比亚迪、北汽、长城、吉利、蔚来等整车厂都在推进使用扁线电机;方正电机、汉拿电机等电机企业也开始推出扁线产品。


目前大部分厂家采用hairpin导体结构制造扁线电机;另外一种正在研发的定子类型是wave winding,它具有没有焊点,能缩短端部高度,节省生产成本的优点。


特斯拉国产电机版本落地,带动行业扁线电机渗透率持续提升。使用扁线能提升电机效率进而提升整车续航里程,新能源车扁线电机趋势确定,自主品牌和合资品牌都在推进扁线进程。今年是扁线应用的元年,特斯拉国产电机版本的交付将加速行业扁线电机渗透过程,预计到明年年底,扁线电机在新能源新车型上的渗透率能够提升到90%左右。


网络来源:http://mp.weixin.qq.com/s/bA18hbUL-ZdGWZERXVWsvg


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