電驅動系統作為新能源汽車的核心零部件之一,對新能源汽車的性能有著重要影響。電動汽車電驅動系統主要由四大部分組成:驅動電機、變速器、功率變換器和控制器。驅動電機是電氣驅動系統的核心,其性能和效率直接影響電動汽車的性能。驅動電機和變速器的尺寸、重量也會影響到汽車的整體效率。
電機的構成包括定子、轉子、端蓋、軸承、接線盒、接線端子等,而扁線電機的定義,特指的是定子繞組所用的導線形態發生變化,從多根細的圓線轉變成幾根粗的矩形導線,俗稱扁線。
“十三五規劃”提出新能源汽車驅動電機的峰值功率密度要達到4kw/kg,國內目前產品級在3.2-3.3kW/kg,扁線繞組電機在雪佛蘭volt2、尼桑電動車、豐田第四代普銳斯等國外廠商上已經成功應用,是我國下一代新能源汽車電機發展的必然趨勢,目前包括比亞迪、上汽、北汽、精進新能源在內主機廠和電機生產企業已經展開了相應的研究。與傳統圓線繞組電機相比,扁線繞組電機體積小、材料省、效率高、導熱強、溫升低、噪音小,優勢十分明顯:
優勢1:相同功率,體積更小,用材更少,成本更低。圓線變成扁線,從理論上來說,在空間不變的前提下,填充的銅可以增加20-30%,從某種程度上等同于增加20-30%的功率。
優勢2:溫度性能更好。內部空隙變少,扁線與扁線之間的接觸面積大,散熱和熱傳導更好;繞組和鐵心槽之間接觸更好,熱傳導更好;而電機對散熱和溫度是非常敏感的,散熱性變好,性能會提升,相同設計的扁銅線電機繞組溫升比圓銅線電機低10%。
優勢3:電磁噪音更低。目前圓線繞組電機低轉速噪音問題非常突出,而扁線繞阻電機使電樞具備更好的剛度,對電樞噪音具有抑制作用;可以取相對較小的槽口尺寸,有效降低齒槽力矩,進一步降低電機電磁噪音。
優勢4:端部短,節省銅材,提升效率。傳統的圓線電機,由于工藝問題,它的端部一般留得比較長,否則很容易在工藝過程中損傷銅線。對扁線電機來說,因為線都是硬線,可以在加工的時候把端部做得小一點,節省銅材,還可以提高效率等。
扁線繞組電機發展前景廣闊,《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》提出到2020年,實現純電動汽車和插電式混合動力汽車年生產能力達200萬輛、累計產銷量超過500萬輛的目標,新能源車行業將持續穩定較快增速。根據新思界產業研究中心公布的《2018-2025年扁線繞組電機發展趨勢及投資前景》報告顯示,根據目前主機廠及電機生產企業的研發進度和產品成熟度,國內扁線繞組電機市場化快速到2020年實現產業化,2025年市場滲透率有望達到67%,屆時市場規模有望達到135.8億元。
新思界
產業研究員認為,扁線電機的生產廠家主要集中在日本、意大利、德國三個發達國家,供應商數量非常有限,其中日本電裝、日立電機等日本企業獨具優勢。目前,國內暫時沒有實力與國外相匹敵的產線供應商,2017年只有上汽控股子公司華域汽車有部分出貨量,困擾國內扁線繞組電機發展的主要原因是:扁線電機生產設備多為電機廠商自行研發,國外有日本、意大利、德國的供應商一般不對外銷售;同時扁線電機設計、工藝難度較大。
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