1、全球电动化引领新能源汽车驱动电机向高性能、高效率、高功率密度发展,必然对驱动电机提出更高的要求。电磁线作为驱动电机的核心材料也在不断的技术创新。作为新能源车的“动力心脏”,驱动电机直接决定了新能源车的爬坡、加速度、最高速度等重要的性能指标。驱动电机是把电能转换成机械能的一种设备,主要由定子铁芯、定子绕组、转子铁芯、永磁体、轴承、端盖、壳体等组成。新能源汽车的驱动电机是新能源汽车的核心部件之一,相比传统工业电机,新能源汽车驱动电机有更高的技术要求。驱动电机需要具有宽广的恒功率范围,满足汽车的变速性能,启动扭矩大、调速能力强,效率高、高效区广,瞬时功率大、过载能力强,功率密度大,能量回馈效率高。同
2、时,新能源驱动电机在电流承载能力、传输速度、散热性能及占用空间体积等方面有显著优势,能有效改善集肤效应,减少高频电流损耗。驱动电机是汽车的核心组成部分,漆包线又是驱动电机的关键原材料,因而对漆包线也相应提出了更高的要求。新能源汽车的驱动电机用漆包线必须采用耐高温、耐严寒、耐化学性、耐辐射、耐电晕、散热性能优秀、高软化击穿并且具有优异的焊接性能和加工特性的漆包线,以上特殊性能决定了扁线电机在新能源车领域的广阔应用前景。扁线电机顾名思义就是定子绕组中采用扁铜线。先把绕组做成类似发卡一样的形状(HAIR PIN,俗称发卡电机),穿进定子槽内,再在另外一端把发卡的端部焊接起来。扁线电机具有更高的槽满率
3、,有助于提升功率密度。扁线电机与圆线电机的区别在于铜线的成形方式,扁线有利于电机槽满率的提升,相同功率水平下,扁线电机比圆线电机的槽满率高 20%-30%。槽满率的提升意味着在空间不变的前提下,可以填充更多的铜线,产生更强的磁场强度,提升功率密度。扁线可以降低铜损,有助于成本降低。漆包铜扁线比漆包铜圆线有更大的表面积,使之大幅改善集肤效应,减小了高频电流的损耗,散热性能好,适用于高频传导环境。电机绕组的电阻与导线的截面积成反比:R=l/S ( 为绕组电阻率,l 为导线长度,S 为导体的截面积)。在电阻率、长度一定的情况下,扁平线带来的 2030%铜的填充量的增加,可以显著地提高电机的导体的截面
4、积,从而降低电机绕组电阻。因此,可以有效地降低电机绕组的铜损。此外,扁线之间接触面积大,相比于圆线电机,热导性能更好,温升更低。在相同的绕线空间内,漆包铜扁线可拥有比漆包铜圆线更大的截面积,使线圈槽满率高,减小电阻,获得更大的电流,避免电子产品过热现象。电子发烧友数据显示,扁线电机温升比圆线电机低 10%左右。另外,扁线电机还可以通过节省端部铜材的方式提升铜线利用率,从而达到降低成本的目的。在相同条件下,扁线比圆线的线圈占有空间更小,使生产体积更小、重量更轻的电机产品时不再受线圈尺寸的限制,符合电机小型化、轻量化的发展趋势。2.3、 长期来看,扁线电机趋势确定性强小型化、高速化将是新能源汽车电机的主要发展趋势,而小型化必然要求电机功率密度有大幅度提升,从技术要求来看,“十三五规划”提出新能源汽车驱动电机的峰值功率密度要达到 4kw/kg,而目前这一数据仅达到 3.2-3.3kw/kg。得益于扁线电机体积小的优势,扁线电机将优先在混动车型上得到大规模应用。2021 年 1-6 月,销量前 15 车型中扁线电机渗透率达 28%,2020 年渗透率仅 14%。随着特斯拉开始交付搭载国产电机的 Model 3/Y 车型,新车型的电机功率和扭矩将有所提升,引领扁线电机变革的新趋势。我们认为扁线电机渗透率将加速提升,扁线生产企业将充分受益。
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