扁線電機(髮夾線電機)係一種採用矩形(扁平截面)銅線繞組取代傳統圓銅線繞組嘅電動機。近年來,隨著新能源汽車產業對高功率密度、高效率高效同小型化電機需求嘅不斷增長,扁線電機已逐漸取代傳統圓線電機,成為純電動汽車同混合動力汽車驅動電機嘅核心技術路線之一。
傳統圓線電機嘅定子繞組係由圓形漆包線繞製而成,由於圓線之間存在天然嘅幾何間隙,槽滿率相對較低。相對比之下,扁線電機嘅繞組截面呈矩形,其製造工藝同形態呈現出獨特嘅特點:
髮夾式結構(Hairpin):扁線繞組通常係預先彎曲成類似「髮夾」形狀嘅 U 型或 I 型銅條,穿入定子鐵芯嘅槽內,隨後再透過端部扭轉焊接工藝將另一端連接成完整嘅電氣迴路。
高槽滿率:由於矩形導線能夠緊密排列,定子槽內嘅銅線空間利用率(槽滿率)可由傳統圓線嘅 65% 左右大幅提升至 70% 至 75% 甚至更高。
這種結構顯著縮短咗繞組端部嘅長度,減少咗銅材用量同電阻損耗,同時提升咗定子整體嘅導熱性能。
扁線電機相對於傳統圓線電機,喺多項關鍵性能指標上展現出明顯嘅物理優勢:
效率同功率密度提升:由於槽滿率高同電阻低,電流喺流過導體時產生嘅熱損耗(銅損)更少,令電機喺高工況下嘅整體效率更高。同時,緊湊嘅結構允許喺相同體積下輸出更大嘅功率。
優異嘅散熱效能:扁線之間以及扁線同定子鐵芯之間嘅接觸面積顯著增大,熱量更易傳導至外部冷卻系統,有效降低咗電機溫升,提升咗持續高負荷運行嘅可靠性。
NVH(噪音同振動)優化:扁線繞組剛性更強,喺強磁場交變力作用下不易發生位移或共振,有助降低電機運轉時嘅電磁噪音。
雖然扁線電機優勢顯著,但喺生產製造同應用上都面臨特定嘅工程挑戰。例如,扁線較硬同截面積大,喺高速旋轉時容易產生較明顯嘅「集膚效應」同「鄰近效應」,增加高頻交流損耗。此外,定子端部嘅密集焊點需要高精度嘅激光焊接工藝,對量產車規級品質控制提出咗極高要求。
為咗解決上述痛點,業界正積極推進技術迭代。例如,由早期單一嘅「髮夾式」工藝,逐漸演變出產線靈活性更高嘅「連續波繞組」(Continuous Winding)技術;同時,透過優化導體截面設計同多股並繞方案,進一步抑制高頻損耗。作為現時新能源車企追求高性能同高能效電驅動系統嘅主流選擇,扁線電機正持續推動整個電動化產業向更高壓、更高轉速嘅方向發展。