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盘点新能源汽车驱动电机技术发展趋势 创恒激光

时间:2023-09-20 09:22:02 点击:4126次

1、电机类型永磁化

       磁化已经成为了行业的标配,电励磁及感应电机的研发应用逐渐增多。另外,一些特种电机的研发也在持续的进行。如开关磁阻电机、轴向电机、无稀土永磁电机等。目前市场上的各种纯电和混动新能源汽车,永磁同步电机占多数,感应电机占一小部分。相比永磁同步电机,交流感应电机体积较大,但是价格适中,但是感应电机可以做得功率很大并且不存在退磁问题,所以一些大型车或者追求性能的电动汽车,比如特斯拉Model S和蔚来ES8,都采用感应电机。总的趋势来讲,永磁化是一个方向,不过在大功率以及高速的应用下感应电机还是有自己的一席之地。

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2、扁线电机or圆线电机

       扁线电机渗透率快速提升。2021 年特斯拉换装国产扁线电机,带动渗透率大幅提升,扁线电机的趋势已经确定。众多潜在爆款车型使用扁线电机,预计 2025 年渗透率将快速提升至 95%。众多高端车型均搭载扁线电机,比亚迪的 DMI 车型和 e++平台全系都是扁线电机,大众 MEB、蔚来 ET7、智己 L7、极 氪 001 等明星车型采用的都是扁线电机。
       扁线电机能大幅度提升转换效率。在WLTC工况,扁线电机比传统圆线电机的转换效率高 1.12%;在市区工况(低速大扭矩),两者效率值相差10%。按照典型的续航500km的 A 级轿车(搭载 60kwh电池包和 150kw 电机)计算,WLTC 工况下,搭载扁线电机的电池成本节约 672 元,市区工况下,电池成本节约 6000 元。

      扁线的槽满率大于圆线,当槽满率越高时相同功率电机所需要的铜线更短,进而电阻降低发热减少。从理论上来说,圆线的净槽满率一般在约40%左右,而扁线则可以提升至70%。由于圆线的截面为圆形,不可避免在导线间存在不规则缝隙,而扁线间的间隙更小,槽满率更高。扁线电机的高效率区间比圆线电机高出许多,圆线电机的高效区一般要求是效率>85%的区间占比不低于 85%,被称为“双 85”。而扁线电机的效率>90%的 区间占比不低于 90%,被称为“双 90”。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,而这正是圆线电机的低效率区间,而扁线电机在该工况下的转换效率更高。

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       扁线电机散热性能好:温升相对圆线电机降低10%。因扁线相对圆线更为紧密的接触,散热性提升,研究发现高槽满率下绕组间的导热能力是低槽满率的150%。绕组在热传导能力上具有各向异性,轴向的热传导能力是径向方向的100倍。更低的温升条件下,整车可以实现更好的加速性能。

       电磁噪音低:整车更安静。 扁线电机导线的应力比较大,刚性比较大,电枢具备更好的刚度,对电枢噪 音具有抑制作用;可以取相对较小的槽口尺寸,有效降低齿槽力矩,进一步降低 电机电磁噪音。

       小体积带来高集成效率,契合多合一电驱发展趋势:因扁线更高的槽满率,同功率电机铜线用量和对应定子较少,体积有望下降30%。此外,扁线电机因更为先进绕线方式带来更易裁剪的电机端部,与圆线电 机相比减少15-20%的端部尺寸,空间进一步降低,实现电机小型化和轻量化。

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       扁线电机大规模应用也需要克服一些缺点,比如良品率低,转速上不去,标准化难以及专利壁垒等。在高端车型中为满足对高性能的追求,搭配扁线电机数量也开始由原来的单电机增加到双电机,例如保时捷纯电动跑车Taycan,甚至部分车型会搭配三电机。

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