第三代扁线电机爆发前夜 将会对新能源汽车带来什么改变

扁线电机实是方线电机的一种，只是将导线的形状由圆形的变成方形，圆和圆之间是线接触，方和方之间是面接触，如此有效的提高了空间利用率和功率密度，使功率密度改善，也不需要用槽口下线，从轴向插线带来了NVH的改善。同时带来一个缺点，扁线电机由多股线变成单股的粗线，手工制作不了，所以导致投资风险较大。投资风险大又体现在两个方面，第一是设备价格高，第二是系列化难，设计更改往往需要增加1/3的总设备成本。

上海易唯科电机技术有限公司总工程师 曹红飞

其实，扁线电机最早并不应用于汽车行业中，大功率的工业电机都采用扁线，其和汽车用扁线电机差别在于常规工业用的扁线电机不用漆包线，而用丝包线，和原先从槽口里进去，对于需求量不是很大的产品而言，性价比并不高。

扁线电机发展综述

电机技术进步就靠三个推动：需求，材料，工艺。

第一个推动是新的需求，靠新的需求，有新的需求才有研发的动力，包括控制器水平的变化，包括外围动力需求的变化等等，这是让电机创新和变革的源泉。

第二个推动是靠新材料，电机的材料主要是硅钢片、铜线、磁钢等等，还有绝缘材料，近一二十年来电机基础材料的性能，除了硅钢片变薄点，由圆线变成方的，变化不大。

因为前两者的难度较高，那只有靠第三种方法——工艺突破，由圆线变成方线最主要是工艺变化，工艺变化带来了大功率的功率密度的提高。

第二代扁线电机有以下几个特点，1、层数 ：6层以上，有效降低交流损耗；2、多支路+busbar-换相，保证电机支路均衡；3、绕组形式：波绕组或叠绕组：4、线圈元件形状：I PIN 或U-PIN，连续UPIN；5、出线方向：多为扭头端（生产工艺可以得到改善）。但即便如此，仍然存在着许多问题，全新一代扁线电机一定是满足更高功率密度、更高低压等等要求。目前扁线电机还在进化中，不过曹红飞认为，第三代扁线电机即将出现，这会起到革命式的进步。

同时，异步电机适不适合扁线：异步电机对谐波很敏感，扁线相对圆线而言电要小一些，所以扁线要略差一点。但是正因为它电感小，它的特性硬，而异步电机电子和转子都有同损，用扁线电机你可以对转子创造更大的空间，对解决异步电机发热还是有好处的。综合而言，只要在PWM这一块控制好，不管从电机层面还是控制层面，我相信异步电机同样适合，或者更适合用扁线技术，只是目前没人做，比较可惜。

实际上在低速的很多电动车用异步的，包括老头乐那些车，很多都是扁线的异步机，只是在新能源正规的车厂很少用。

最新动力总成对扁线电机的需求

动力总成要更低成本、更高功率密度，而且很明显要更高转速。这种情况下，扁线电机需要进一步降低交流损耗，这是个挑战。

更高效率,为了解决损耗，是不是层数越做越多？现在特斯拉做了10层，据说很困难，又可能要改为8层。从工艺和槽满率角度看不是说层数能无限制增加，不是这么回事。

扁线电机的槽电压是个大问题，不像圆线，里面可以用绝缘纸，扁线电机因为功率密度高，垫绝缘纸对槽利用率影响很大。参考整车的热管理，这也是对油冷电机提的需求。因为特斯拉率先把电机的热量回收过来加热了电池，国内的其他车厂做电动车，不会不想用这样的功能，这对电机实际上是有挑战的。

控制器加到电机上的是正谐波的电流，但不好意思电压不是电谐波，是很多斩波，这些斩波加到电机上之后，由于电机的电改在，就会导致输入的线之间产生明显的压架，这个压架就很容易烧电机。提高工作电压对扁线还有更特殊的，高工作电压可能使槽内第一根线和第二根线之间长期就有比较高的电压，原先可能是400伏，层间200伏，现在800伏，层间400伏。经过实测，这之间如果漆包线漆膜破损了，如果是800伏是承受不住的。但对于漆包线要想它一点孔没有，这显得非常困难，这对扁线电机的技术是个挑战。

针对高工作电压，易唯科在线圈成型制造制造和焊接过程中都要不要漆膜不破损；特别是焊接，焊接完以后，烧伤的漆膜就不是绝缘体，是半导体了，这对高压并不能够接受。

油冷对扁线电机而言，意味着如果油冷就是要有要求，因为有油泵，对里面的杂质要求是非常敏感的，但扁线电机为什么会产生多余的杂质呢？还是因为焊接。焊接如果解决不了，飞溅铜的渣子该到哪去收集，这个什么时候脱落下来的无法控制，这种情况下怎么做油冷。

油冷技术的背后是能量回收，特别是冬天，要尽快把热量收集，这不是要求电机效率最高，是要求电机发热最大。怎么协同整车的热设计，热敏电阻怎么布置、怎么做发热管理策略，这需要电机企业和动力总成，甚至热管理企业共同协同来做这些事情，不好意思到目前为止国内没有看到很好的案例。

最后是要更高效率，下一代扁线电机是什么样的，要更高的转速这是肯定的，怎么来降低交流损耗？要高速节效，只要把槽内里面的导线变细一点就好。刚才说没法把所有的导线变得都越来越薄，但理论上可以把局部的导线得越来越薄同样有效，但这个点其实有很多的专利，且电枢制造工艺十分麻烦。

第三代扁线电机技术可能途径

首先是原材料，有没有更好的材料助力第三代，冲片只能越来越薄，行业内有的人用的0.2，成本贵，但是好像供需密度并没有提高太多；其次就是漆包线，有人当时想用励兹线来做，做了半天没法解决工艺性问题，焊接实在无法实现，那怎么办？是不是有更好的符合线？实际上最近有人提出用单晶铜，更高纯度的铜，成本增加几倍，电导率只改善了10%，并不适合汽车行业的发展，虽然有好多，军工可以有，但是汽车行业用不起。关于绝缘材料这块未来会不会有更好的，这有无限可能，因为绝缘材料，不仅希望它绝缘，还希望它导热和高强度。

第三代扁线电机一定是更高的功率密度，适合于更高转速，还要满足更高电压。曹红飞作为上海易唯科电机的创始人，也是在扁线电机领域最早的拓荒者。他认为我国的扁线电机技术仍需努力，目前距离真正的扁线还有一定差距，存在很大的进步空间。目前扁线电机每一代功率密度大约提高20%，所以易唯科电机的目标是产出第三代功率密度提高20%的产品，而且要解决高压问题、更好的柔性问题和更高转速的问题。