为什么扁线电机一夜之间从烫手山芋变成了人见人爱的香饽饽?

工业科技控 2022-05-20 21:16:56

让你的车动力更强劲的扁线电机时代到来了!最近1年新能源车企刮起了一股换装扁线电机的风潮,比亚迪e平台3.0的扁线电机,全部由比亚迪自行研发和制造,掌握了整个扁线电机生产的产业链,为什么扁线电机一夜之间从烫手山芋变成了人见人爱的香饽饽?

大家都知道啊,目前市场上的新能源车,主要用的是永磁同步电机和异步电机这两种,在一些双电机的新能源车中,异步电机的作用主要是用于搭配永磁同步电机,以实现在低速和高速工况的表现平衡。比如说比亚迪e3.0平台,前驱用异步电机,后驱用永磁同步电机。当汽车处于中低速工况时,低速高效率的永磁同步电机工作,维持电机的高效运转,续航也就相对更好一些,当汽车处于高速工况时,永磁同步电机和异步电机同时工作,这时候电动车的加速性能也就更好一些。

目前国内永磁同步电机的装机量占比之所以高达94%,一来是因为永磁同步电机低速性能好、转化效率高,非常适合城市交通频繁启停的复杂工况,二来是因为永磁同步电机中的钕铁硼永磁材料需要使用稀土资源,而我国拥有全球70%的稀土资源,钕铁硼磁性材料的总产量达到全球的80%,所以中国更热衷于使用永磁同步电机。

电动车想要真正实现大规模的普及,就必须想尽办法降低成本,动力电池的成本占整车成本的40%,目前动力电池原材料持续涨价,搞的新能源车的价格也跟着水涨船高,所以这时候我们就要想办法从其他部件身上降低成本。

懂车的朋友都知道,电机的效率与转速和扭矩相关,市区工况中出现的频繁启停工况属于低转速高扭矩工况,永磁同步电机长久以来用的一直都是发展了上百年的传统圆线技术,而圆线电机在市区这种频繁启停的工况中是低效率运转的,低效运转也就意味着续航能力的减弱,续航减弱又会进一步导致电池成本的增加。

此外圆线电机的槽满率偏低,也就是线圈放入槽内后占用槽内空间的比例偏低,仅有40%左右。槽满率偏低也就意味着电机的功率密度偏低、重量偏大、电动车的动力也就偏弱。

所以为了解决圆线技术存在的低效率、低槽满率缺陷,扁线技术应运而生了。扁线的意思也就是说导线由原来的圆形变成了这种横截面为扁平矩形。

圆线之间存在着空隙,而扁线则更加紧密。槽满率由圆线的40%提升到70%,电机转化效率提升了1.12%,千万不要小看这1%,这意味着在低转速高扭矩的拥堵工况中,扁线电机的工作效率比圆线高出10%,这时候电机省下来的电就可以让利给电池了,让电池的容量进一步减小,电动车成本也就降下来了。

其次槽满率的提升也就代表着线圈中导线越多,产生的磁场会更强,那么电机的功率就会更大,使得整车动力更加强劲。大家都知道,传统圆线电机的功率密度也就3.5千瓦每千克的水平,而国家现在要求新能源乘用车电机功率密度必须满足4千瓦每千克的水平,比亚迪dmi车型上的扁线电机,功率密度达到了惊人的5.8千瓦每千克。

更重要的是扁线技术让电机变得更轻量化和小型化了,小体积首先带来的是电驱动系统的高度集成化。比如说比亚迪量产的全球首款八合一电动力总成,做八合一目的就是为了给电动车减重,减重意味着降低电耗,而减少体积,能够带来乘坐空间或者电池容量的提高,这套八合一电动力总成综合效率超过89%,看清楚了,是驱动电机、减速器、直流变换器、整车控制器、电机控制器、车载充电器、配电箱、电池管理器这八个模块的综合效率,集成模块越多想要达到高能效也就更难。

所以基于扁线电机对传统圆线电机的以上种种碾压优势,国内相关厂商怎能无动于衷?扁线技术方面我们有精达股份这样的世界级供应商,2019 年就开始小批量量产扁线,供货给日本电装,并且成功打入日系、美系、德系等头部车企的供应链,特斯拉电机用的就是他家的扁线。

我们都知道扁线电机不是什么新技术,通用雪佛兰VOLT早在2007年就采用了扁线电机,这些年之所以没有大规模普及,主要是因为其在原材料、工艺、设备上的难点较多,对产品的一致性要求较高。比亚迪早在13年就开始扁线电机的研制,自己开发了扁铜线的生产工艺,解决了扁铜线在成形回弹、绝缘形变、强耐电晕、端部扭头、定子插入的精度和抗耐力等一系列问题,到最后比亚迪实际上掌握了整个扁线电机生产的产业链,目前比亚迪的扁线电机效率达到了全球最高的97.5%。

比亚迪海豹双电机版本,前置160kW的交流异步电机,后置230kW的扁线电机。为什么用扁线?扁线电机效率高、损耗低、散热性能优、功率密度大、噪音低、更轻便,且有效材料成本比圆线低8~12%,叠加整车性能提升与电耗优势,可降低整车成本的15%。日常工况,异步电机断开,仅扁线电机工作,加速工况,双电机共同发力。两种电机互补,兼顾电机高效率与空载低损耗,实现四驱动力+两驱能耗。

特斯拉的电机虽然功率高、极速高,但是成本偏高,高功率带来的高极速在中国完全不适用,中国99%的车主这一生都没开过180公里,而比亚迪电机强调的就是实用性,低成本高效率。车企里除了比亚迪,长城汽车和上汽集团也可以实现自供。

工艺方面,国内企业都采用了主流的hair-pin工艺,绕组技术突破8层,目前具备量产8层扁线电机能力的第三方有3家:方正电机、天津松正、华域电动。装配生产线方面,扁线电机装配可分为定子、转子、合装三大工艺环节,其中转子线和合装线相对简单,而定子装配线由于有很多道复杂工序,所以是技术难度最大的环节,目前国内的豪森股份和克来机电具备扁线电机定子装配线的承接能力,今天就先说这么多吧,改天接着聊。

27 阅读:22914
评论列表
  • 2022-05-22 08:51

    中国99%的车主这一生都没开过180公里,这是硬伤[点赞]

    瞎搞 回复:
    高速上开过160多。害怕了 180真的没几个能开上去
    小尘 回复:
    1.5排量以下的上不了180。
  • 2022-05-22 01:25

    把特斯拉踩下去,为了证明自己的优秀,明眼人一看就知道,不过是抄人家作业的好学生

    一生爱你自由 回复:
    参与过特斯拉招标的人告诉你,特斯拉要求还没有一些国产品牌高[得瑟][得瑟]更多要求的是价格和交货速度[得瑟][得瑟]
    万有引力 回复:
    可笑,7000多节小电池并联成高大上技术啦,随便哪节电池炸了都能送你上西天见马斯克[笑着哭]
  • 2022-05-22 01:26

    别说180不需要,你爬坡或者满载试一下需不需要。你做不到就说没必要。要脸不

    Zero 回复:
    极速和动力不一样
    用户82xxx58 回复:
    对于大部分人来说180真的不需要,因为大部分人这辈子都不会开到180
  • 2022-05-22 05:05

    没得前备箱的电动车都是油改电平台[呲牙笑]

    用户80xxx33 回复:
    这下有前备箱了看你咋黑?
    钻孔。。。 回复: 用户80xxx33
    难道说的不是事实,没有发动机缺没有前备箱不是油改电是啥
  • 2022-05-21 21:02

    用扁线,电机的额定电压会低很多,就会要求电机控制部分集成在一起,尽可能地缩短连接电缆

  • 2022-05-21 20:10

    没人想过用石墨做导线吗?

    平头哥 回复:
    先不说石墨的机械加工性能,你莫非认为石墨电阻比铜低?
    104国道王道长 回复:
    但是黄金太重了,
  • 2022-05-22 00:12

    用银吧

  • 2022-05-22 12:08

    扁线不算啥,六角形线才是顶级,高档的喇叭音圈就是采用六角形导线,而且还浸泡在液磁中冷却,最高效率![呲牙笑]

    我叫小猪 回复:
    电在电线里走,有集肤效应,,所以扁线比圆线走更多的电
    科研汪 回复:
    mark
  • 2022-05-25 21:06

    广文的重点就是反复提到某某品牌,这样观众就会忘了技术本身而只记得品牌,但是看评论发现效果好像起了反作用[笑着哭][笑着哭][笑着哭]

  • 2022-05-22 16:43

    这是哪个专家又喝高了!把建国前的技术又拿出来吹了!

    黑白 回复:
    特斯拉路过
  • 2022-05-22 21:31

    电焊机好像就是扁线吧

  • 2022-05-22 09:18

    看到图片,想起小时候的奥迪双钻[笑着哭]

  • 2022-05-22 10:05

  • dsq 4
    2022-05-22 15:08

    等超导电机

  • 2022-05-22 11:31

    二十多年前的电鱼机也是扁线机芯强过圆线机芯啊!

    林波 回复:
    专利刚过
  • 2022-05-22 09:44

    同配置同空间的电车比油车贵好几万是贵哪里了[鼓掌]

    古道奇 回复:
    电池啊 发动机不用了 但是得用电机 这两个东西差价几千块 一组电池大几万!但是反过来说 五菱迷你 这个价格貌似同级别和油车一个价 甚至还低一点吧
    嘘!!悄悄地! 回复:
    电池啊 一度电八百块钱 五十度电就四万了
  • GOLD 4
    2022-05-22 11:31

    地表最强Lucid ,670马力,还集成了差速机构,才74公斤[得瑟]

  • 2022-05-23 00:19

    要不了几年电池报废,电机退磁,太不耐用

    用户95xxx50 回复:
    特斯拉可以做到不消磁极少衰减
  • 2022-05-24 10:51

    可以订制一台黄金材质的

  • 2022-05-30 08:57

    比亚迪掌握新能源汽车核心科技[点赞]

  • 2022-05-21 20:34

    本田用了好几年了吧?[笑着哭][笑着哭][笑着哭]

    林波 回复:
    扁线发明应该有20年了
  • 2022-05-22 03:02

    一根丝不是更省吗[呲牙笑][呲牙笑]

    我爱我辣 回复:
    没法跟你沟通
  • 2022-05-22 12:46

    电池推动电机,这就是新能源了

  • 2022-05-22 16:05

    好像06年还是07年在国外记录片见过类似电机

  • 2022-05-23 20:08

    专利就是用来仿制的,原子弹,高性能军用飞机等都没有专利。

  • 2022-05-23 18:44

    成本问题而已。有利吹之,无利贬之。资本多么现实。[点赞]

  • 2022-05-22 06:37

    能耗也会变高

  • 2022-05-22 07:52

    改变一下导线形状也叫高科技啊

    林波 回复:
    科技本来就是这样!你以为是一下变强的吗?都是一点点不起眼的科技
  • 1
    2022-05-23 14:16

    同体积越扁表面积越大!常见于各类电路板,电焊机机芯。

  • 2022-05-23 14:58

    比亚迪抄特斯拉作业用了个扁线就来吹了,你知道人家在电机上创新有多少么?S上用的碳纤维电机至少3年都做不出来。这就是老师和学生的差距

    林波 回复:
    问题是别人是销冠
  • 2022-05-24 11:24

    虎头蛇尾,这结束猝不及防。

  • 2022-05-22 09:22

    导线是铝线吗?

  • 2022-05-22 09:34

    大功率直流电机都是扁线吧,淘汰的差不多了

  • 2022-05-22 08:44

    扁线电机一直都有

  • 2022-05-22 09:28

    厉害了华仔[点赞][点赞]

  • 2022-05-22 15:17

    一个家庭要有个代步车,要求省油,价格不贵的,还要有个面子车,要求品牌货,油耗要高,档次要上去。

    EW968 回复:
    [得瑟]柳州五菱
  • 2022-05-22 11:45

    电流具有趋肤效应,为啥不用镀银导线?[笑着哭]

    用户11xxx05 回复:
    浪费空间啊 圆根圆你在怎么挤都有空隙 规则形的空隙小 空间利用率高就装的线多 至于为什么是扁线而不是三角四方就是因为线槽形状了 圆的有点是同等材料表面积最大
    cckjzwater 回复: 用户11xxx05
    所以扁线比圆线槽满率高,另外同等截面积的线,扁线比圆线表面积要大,越扁表面积越大,可以简化成同样截面积100,长度为1的线,圆的半径约5.64,周长约35.44,表面积约35.44。正方形边长是10周长是40表面积是40。边长5x20的长方形周长是50,表面积是50。边长2x50的长方形周长是104,表面积104。
  • 2022-05-25 19:09

    你以为降低成本,车就降价了吗,不可能的,不可能的,你们想的太完美了。这叫技术升级,你们要给技术买单。

工业科技控

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