扁線電機技術的案例
保時捷Taycan上的扁線電機技術
作為保時捷品牌首款純電動跑車，Taycan也具備了多方面的創(chuàng)新性技術，其所搭載的“扁線電機”（Hair-Pin發(fā)卡電機）不僅發(fā)揮了出色的驅動性能，更是一項將領銜下一代新能源汽車驅動系統(tǒng)的技術。在法蘭克福車展上，長城汽車旗下蜂巢易創(chuàng)及零部件供應商舍弗勒等都展示了各自扁線電機的技術實力。該技術的實力究竟幾何？為何業(yè)內(nèi)普遍又將其視為開啟新電驅動時代的“鑰匙”呢？
60秒快速閱讀：
1、相比起傳統(tǒng)電機所采用的圓形導線，扁線電機采用的是扁平導線。其優(yōu)勢在于電機體積更緊湊、更節(jié)約材料、功率更強勁。
2、扁線電機率先由國外車企發(fā)起應用，如豐田普銳斯、雪佛蘭沃藍達等。國內(nèi)應用案例較少，車企尚未進行大規(guī)模采用。
3、技術層面，國內(nèi)扁線電機在設計、制造、原材料等方面均面臨挑戰(zhàn)。產(chǎn)業(yè)尚未成熟，由此帶來前期應用成本高。市場成熟后，扁線電機將能降低整車成本并提升其性能。
● 何謂扁線電機？
與扁線電機相對應的就是“圓線電機”，扁線、圓線的區(qū)別就在于電機中定子繞組所用的導線的形態(tài)不同。傳統(tǒng)電機采用的圓形導線，而扁線電機則采用了扁平的矩形導線。
扁線電機之所以會成為未來趨勢，是由新能源汽車電驅系統(tǒng)發(fā)展決定的，小型化、集成化、高功率密度等特點都是新能源汽車電驅系統(tǒng)的演進方向。畢竟，體積大、重量大、動力弱的驅動系統(tǒng)在新能源汽車市場是不招待見的。
顯而易見，采用扁線可以大幅提高槽滿率（指線圈放入槽內(nèi)后占用槽內(nèi)空間的比例），因為圓線之間存在著空隙，而扁線則更加緊密。通俗來講，槽滿率越高，就代表著線圈中導線越多，產(chǎn)生的磁場會更強，那么電機的功率就會更大。
展開 對比分析扁線電機VS圓線電機
發(fā)卡式扁線電機制備工藝較繁瑣
缺點④：設計難
扁線電機由于上述幾點原因，其系列化設計非常難，其中柔性設計又是“難上加難”，非常考驗電機設計師的功力。
從設計角度來看，如果要做100kW的電機，那么會要求設計師擴展系列方案，從80-120kW這個區(qū)間內(nèi)都需要進行設計。一是為了滿足潛在的需求，二是為了拉開與其他企業(yè)在設計上的差異。
而相比之下，圓線電機的設計要簡單的多：其鐵芯和槽數(shù)基本相同，不同之處在于長度和線圈匝數(shù)，系列化設計相對簡便。
03
扁線電機是必然趨勢
為什么扁線電機是必然趨勢？
我國“十三五規(guī)劃”提出，新能源汽車驅動電機的峰值功率密度要達到4kW/kg，而且這是產(chǎn)品級標準。
來源：科技部高新司《“新能源汽車”
試點專項2017年度項目申報指南建議》
行業(yè)目前產(chǎn)品級的平均功率密度大約在3.2-3.3kW/kg左右。這意味著我們的功率密度至少還要提升30%。
扁線電機就是提升功率密度的解決方案之一。業(yè)界對于扁線電機趨勢已達成基本共識，背后原因就在于其潛力非常之大。
以國外車企為例，有許多知名品牌已經(jīng)早早開始使用扁線技術。
比如雪佛蘭VOLT就采用了發(fā)卡扁線電機技術。值得一提的是，當時雪佛蘭的供應商雷米在2015年被汽車零部件巨頭博格華納收購，而后者正是目前電驅動技術領域的佼佼者之一。
此外，2013年尼桑在電動車也采用了日立的扁線電機；2015年豐田Prius 4也采用了日本電裝提供的扁線電機。這也使得2017年上半年Prius插混的銷量達到近2.69萬輛，排到全球第一。
展開 解析丨扁線電機的特點、優(yōu)勢、技術性能提升
“趨膚效應”并不影響扁線電機滲透率的快速提升，但工程師也已經(jīng)有改善 方案：1）提高扁線的寬高比，間接增加扁線的比表面積；2）減小導線尺寸，間 接增加扁線的比表面積，但這同時也會降低槽滿率，需要綜合評估；3）采用多檔 變速箱，降低電機轉速，代表車型為保時捷 Taycan；4）3D 打印銅線，導體尺寸 和橫截面可以任意變化，給了繞組設計極大的自由空間，該方案導致導體內(nèi)的電 分離結構，所述電分離結構用于限制渦流路徑，因此電流密度被“強制”到剩余的 導體橫截面上，此外借助于 3D 打印可以實現(xiàn)任意連接的幾何形狀，不需要傳統(tǒng) 的繞組接頭焊接工藝，該方案短期內(nèi)無法實現(xiàn)量產(chǎn)。
應用障礙二：非標準化；不同車企的設計方案不一樣，而定子是電機設計的 核心，定子尺寸定型后，導線的線型、尺寸任意一點發(fā)生改變，都需要定制昂貴的 工裝模具，兼容性低，系列化難度高。同一車企或電機企業(yè)的設計系列化趨勢初現(xiàn)，以上汽 E2 架構為例，在設計 之初就考慮了共線生產(chǎn)，三款不同功率的電機（150kw，180kw，250kw）適用于 該架構上的所有車型，最大程度上實現(xiàn)模塊化。第三方電機的壯大也會改善系列 化難度，扁線電機的技術門檻和初始投資門檻遠高于傳統(tǒng)圓線電機，技術基礎較弱的車企只能廣泛依賴于第三方電機廠商，第三方電機廠商的電機型號有限，也 會成為市場上的主流產(chǎn)品。
應用障礙三：扁線電機生產(chǎn)線投資額是圓線的 2-5 倍。扁線電機對產(chǎn)品的一 致性要求高，技術難度大，需要投入精度較高的自動化伺服設備、焊接設備、HairPin 線成形設備和工裝模具等。汽車電動化和電機扁線化的趨勢已經(jīng)確定，扁線電機逐漸成為資本寵兒。
展開 Hair-pin 扁線電機技術解析
電機剖面與效率損耗分布圖
什么是Hair-pin技術？
永磁同步電機，主要由定子組件、轉子組件以及其他輔助件組成。
定子組件是決定電機性能的關鍵，由定子鐵芯、繞組、引出線、以及絕緣材料組成。
就連我們漢字的“田”字，也來源于此
WLTC是即將執(zhí)行的新能源油耗測試標準。與NEDC相比，WLTC在測試時間、模擬路況變化情況、怠速時間等方面都更加嚴苛，可取得較NEDC更接近實際駕駛的油耗表現(xiàn)。
當然，Hair-pin技術帶來的不只是高效率。
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業(yè)用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
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Hair-pin 扁線電機技術解析
電機剖面與效率損耗分布圖
什么是Hair-pin技術？
永磁同步電機，主要由定子組件、轉子組件以及其他輔助件組成。
定子組件是決定電機性能的關鍵，由定子鐵芯、繞組、引出線、以及絕緣材料組成。
就連我們漢字的“田”字，也來源于此
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當然，Hair-pin技術帶來的不只是高效率。
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展開 新能源汽車扁線：盡享汽車電動化、電機扁線化雙重紅利 ￥5000
以下文章來源于馬天一，蘇千葉
，
黃麟電新研究
背景
新能源汽車扁線電機大趨勢。扁線電機具有高能量效率、高功率密度、高集成度和低成本優(yōu)勢，有望快速替代傳統(tǒng)圓線電機。扁線電機相比傳統(tǒng)圓線槽滿率提升30pct，可在更小的銅線繞組和定子體積質量下實現(xiàn)相同電機功率，降低整車電耗同時提升續(xù)航，降低電池用量進而降低成本，同時更小電機體積有利于實現(xiàn)電驅系統(tǒng)多合一集成。同時，扁線繞線方式帶來的低內(nèi)阻提升電機能量轉換效率，這也是改善整車續(xù)航和電池成本的重要因素。今年比亞迪、廣汽等快速切換扁線電機，其他待上市潛在爆款車型蔚來ET7、智己、極氪等也均采用扁線電機。
新能源車扁線有百倍市場空間。根據(jù)測算，2020年扁線電機的滲透率約為10%，疊加新能源汽車滲透率約5.4%，扁線電機的綜合滲透率不到1%。2021年特斯拉換裝國產(chǎn)扁線電機，電機性能進一步提升，引領電機扁線化風潮。未來新能源汽車取代傳統(tǒng)燃油車，扁線電機取代傳統(tǒng)圓線電機，扁線有百倍的市場空間。
新能源車扁線制備工藝分為三步：銅桿制備、扁導體制備、絕緣漆涂覆。大部分企業(yè)外采銅桿，僅金杯電工自制銅桿具有成本優(yōu)勢；制備銅扁線有三種技術路線：連續(xù)擠壓、拉絲成形、精軋成形。連續(xù)擠壓工藝效率低，主要以拉絲和精軋工藝為主，技術路線各有優(yōu)劣。
展開 車用扁線電機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
車用扁線電機技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
Hair-pin 扁線電機技術解析
電機剖面與效率損耗分布圖
什么是Hair-pin技術？
永磁同步電機，主要由定子組件、轉子組件以及其他輔助件組成。
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就連我們漢字的“田”字，也來源于此
WLTC是即將執(zhí)行的新能源油耗測試標準。與NEDC相比，WLTC在測試時間、模擬路況變化情況、怠速時間等方面都更加嚴苛，可取得較NEDC更接近實際駕駛的油耗表現(xiàn)。
當然，Hair-pin技術帶來的不只是高效率。
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電機剖面與效率損耗分布圖
什么是Hair-pin技術？
永磁同步電機，主要由定子組件、轉子組件以及其他輔助件組成。
定子組件是決定電機性能的關鍵，由定子鐵芯、繞組、引出線、以及絕緣材料組成。
就連我們漢字的“田”字，也來源于此
WLTC是即將執(zhí)行的新能源油耗測試標準。與NEDC相比，WLTC在測試時間、模擬路況變化情況、怠速時間等方面都更加嚴苛，可取得較NEDC更接近實際駕駛的油耗表現(xiàn)。
當然，Hair-pin技術帶來的不只是高效率。
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展開 第三代扁線電機技術路線探討
來源：西莫電機論壇
【免責聲明】文章為作者個人觀點，不代表EDC電驅未來立場。如因作品內(nèi)容、版權等存在問題，請于本文布30日內(nèi)聯(lián)系EDC電驅未來進行刪除或洽談版權使用事宜。
電機技術干貨：振動原因一網(wǎng)打盡，扁線繞組成新能源工業(yè)新寵
航空航天電機</p><p>場景：飛機電傳操縱系統(tǒng)電機、衛(wèi)星姿態(tài)控制電機、航天器推進系統(tǒng)電機。</p><p>優(yōu)勢：高可靠性（扁線繞組結構更穩(wěn)固，抗振動能力強）、輕量化（符合航空減重要求），如部分無人機和輕型飛機的驅動電機已采用扁線技術。</p><p>2）. 特種裝備</p><p>場景：艦艇推進電機、軌道交通牽引電機（如高鐵輔助供電系統(tǒng)電機）、軍工設備驅動電機。</p><p>優(yōu)勢：耐高負荷、抗干擾能力強，滿足特種環(huán)境下的長期穩(wěn)定運行需求。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">5、新興應用方向</strong></p><p>1）. 氫燃料電池壓縮機電機</p><p>場景：氫燃料電池系統(tǒng)的高轉速壓縮機（轉速可達10萬轉/分鐘以上），如豐田Mirai、現(xiàn)代NEXO的燃料電池系統(tǒng)。</p><p>優(yōu)勢：扁線繞組的高功率密度和散熱性適配高轉速壓縮機。</p><p>2）. 儲能系統(tǒng)用電機</p><p>場景：儲能變流器（PCS）的驅動電機。</p><p>優(yōu)勢：提升能量轉換效率，降低儲能系統(tǒng)整體損耗。</p><p><strong style="background-color: rgb(253, 198, 32);">6、未來趨勢</strong></p><p>隨著扁線繞組制造工藝（如發(fā)卡成型、焊接技術）的成本下降，其應用將向更多中小功率場景滲透，如兩輪電動車、智能家居等領域。扁線繞組的核心適配場景將不斷擴大，推動更多行業(yè)的技術進步和產(chǎn)業(yè)升級。
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干貨丨扁線電機技術的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展目標
干貨丨扁線電機技術的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展目標
扁線電機研發(fā)路線研究 ￥500
來源：旺材電機與電控
技研丨扁線電機研發(fā)路線研究
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轉丨扁線電機研發(fā)路線研究
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