驅(qū)動電機作為新能源汽車的動力來源，其性能優(yōu)劣直接決定了新能源汽車性能指標的高低。隨著新能源汽車動力性、經(jīng)濟性的不斷提升，驅(qū)動電機呈現(xiàn)出高速化、高功率密度、高效率的發(fā)展趨勢，電機繞組由圓線逐漸向扁線發(fā)展。

“1槽8線”扁線電驅(qū)動系統(tǒng)

1、扁線電機概述

驅(qū)動電機主要由定子組件、轉(zhuǎn)子組件、端蓋和輔助標準件組成，而定子繞組中又由鐵芯、銅線繞組、引出線、絕緣材料等組成，定子組件是決定電機性能的關(guān)鍵。

驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)

相較于傳統(tǒng)的圓線繞組電機，扁線繞組電機將繞組從圓線換成了更粗的矩形導線，直接從定子端面插入到定子槽內(nèi)。由于不受定子槽口尺寸的影響，扁線繞組的槽滿率可以設(shè)計的更高，同時定子繞組端部尺寸較短，電機體積可以設(shè)計的更小，使得電機功率密度更高，從而達到了提高電機效率的目的。

Hair-pin扁線繞組

2、扁線電機種類

扁線電機按產(chǎn)品類型可分為集中繞組扁線電機、波繞組扁線電機與Hairpin（發(fā)卡）扁線電機，其中發(fā)卡（Hair-pin）扁線電機技術(shù)是被廣泛采用的主流技術(shù)。

（1）集中繞組扁線電機

采用扁銅線繞制成單齒繞組，在裝配工藝上需保證圓度、同軸度以及齒與齒間的均勻分布，裝配要求更高。本田Honda在其Acura混動車型上便采用了該技術(shù)，以其獨特的分數(shù)槽集中繞組、分瓣式定子結(jié)構(gòu)與相關(guān)優(yōu)化技術(shù)取得了不錯效果。

集中繞組扁線電機

（2）波繞組扁線電機

采用繞組連續(xù)繞制整體成型再插入，或者邊繞制邊插入定子槽，形成波浪形端部，其相比Hairpin扁線電機沒有焊點，能進一步縮短繞組端部高度，降低電機尺寸。但其NVH性能較差，需配合電磁多目標優(yōu)化設(shè)計及其他措施改進優(yōu)化；同時其生產(chǎn)成本較Hair-pin電機更高。

波繞組扁線電機

（3）Hair-pin（U-pin）扁線電機

因其繞組形似“發(fā)卡”又被稱為發(fā)卡繞組，是將漆包扁銅線一端預(yù)先成型成U型，再插入定子鐵心槽中，另一端扭轉(zhuǎn)加工成青蛙腿形狀，再焊接在一起形成波浪型繞組，Hair-pin繞組工藝是目前國內(nèi)外廣泛采用的工藝路線。

Hair-pin扁線電機

3、扁線電機優(yōu)缺點

扁線繞組電機相較于傳統(tǒng)圓線電機具有導線表面積大、散熱能力更強、電機的噪聲更小等優(yōu)勢。

扁線電機與圓線電機優(yōu)劣勢對比

（1）優(yōu)點

①槽滿率高、繞組端部短，所以電阻小、銅耗小，電機效率高；

②體積小、功率密度高；

③由于扁線繞組特殊的結(jié)構(gòu)特征具有更好的剛度，整機也具備更好的剛度，對噪聲具有抑制作用；

④導體之間接觸面積大，有利于散熱，對控制溫升有利。

圓線電機和Hair-pin扁線電機結(jié)構(gòu)對比

圓線電機和Hair-pin扁線電機效率Map對比

（2）缺點

①繞組制造過程非常復雜：以Hair-pin扁線電機為例，其繞組制造過程需要先將導線制作成發(fā)卡的形狀，然后通過自動化插入到定子鐵芯槽內(nèi)，然后進行端部扭頭和焊接。

②生產(chǎn)成本高：Hair-pin電機無法進行手工制造，想批量化高效率生產(chǎn)，必須要建立自動化產(chǎn)線，產(chǎn)線和設(shè)備投入較大。

扁線電機制造過程

4、扁線電機市場及技術(shù)應(yīng)用

2007年，雪佛蘭VOLT采用的電動汽車新技術(shù)中就有發(fā)卡式扁線電機，其供應(yīng)商為雷米。

雪佛蘭VOLT

2015年，豐田發(fā)行了裝載扁線電機的第四代普銳斯，其扁線電機供應(yīng)商為Denso。這款電動機采用了經(jīng)典的8極48槽配比方案，其最大轉(zhuǎn)矩達到163N?m，最高轉(zhuǎn)速可達17000r/min。

豐田第四代普銳斯

2014年，上汽捷能和華域電動聯(lián)合開展了Hair-pin驅(qū)動電機項目。2020年5月，上汽榮威推出了全新純電R品牌—ER6，其搭載了上汽自主研發(fā)的第二代扁線繞組電機。

榮威ER6

2015年，弗迪動力啟動扁線電機技術(shù)自主研究，2017年扁線電機首樣成功，國內(nèi)率先實現(xiàn)6層扁線設(shè)計，2018年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，現(xiàn)如今已實現(xiàn)扁線電機研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝的自主化。

弗迪動力扁線電機

特斯拉擁有5種型號的驅(qū)動電機，包括3臺圓線電機和2臺扁線電機。2021年，特斯拉換裝國產(chǎn)扁線電機3D6，帶動滲透率大幅提升。

特斯拉扁線電機

2018年，方正電機引入牛名奎博士后，系統(tǒng)開發(fā)了扁線電機以及自動化生產(chǎn)設(shè)備，目前已經(jīng)小批量供應(yīng)。2020年，方正電機向蔚然動力提供方正電機首款采用扁線電機繞組形式的產(chǎn)品，實現(xiàn)扁線電機的首次亮相。

方正驅(qū)動電機

2015年，蔚來汽車就成立了XPT蔚來驅(qū)動科技，后者通過兩代電驅(qū)動系統(tǒng)，確定了前永磁同步電機、后異步感應(yīng)電機的路線方案。而XPT永磁同步電機是中國第一個采用扁平線技術(shù)的電機產(chǎn)品。

蔚來永磁同步電機

隨著新能源汽車市場需求旺盛，加之扁線技術(shù)愈發(fā)成熟，電機產(chǎn)品加速全面扁線化，據(jù)預(yù)測，2025年扁線電機市場滲透率有望突破90%，扁線定子作為最核心的部件，市場規(guī)模將超百億元。

新能源車企扁線電機配套應(yīng)用來源[行家說動力總成]

5、扁線電機制造工藝

扁線電機制造主要步驟包括繞組線圈加工成型，槽絕緣紙的插入，將線圈壓入定子槽，將內(nèi)外側(cè)導線扭頭并整形，將線圈端部切平確保兩個焊點間的間隙滿足設(shè)計的要求，最后利用激光焊或冷焊等方法對端部進行焊接并進行焊點涂敷。

扁線電機制造過程中的關(guān)鍵工藝包括：扁線校直與去漆皮、線圈沖壓成型、線圈成型、線圈插入鐵芯、焊點涂質(zhì)、端部扭頭焊接、激光焊接、8層扭頭設(shè)備與工裝等。

新能源汽車的發(fā)展受到電機技術(shù)的極大關(guān)注，而扁線電機作為一種新型電機結(jié)構(gòu)，在新能源汽車中得到了廣泛的應(yīng)用。扁線電機相比傳統(tǒng)的圓線繞組電機具有更高的功率密度和效率，這使得它成為新能源汽車中一種理想的驅(qū)動電機選擇。