电驱动系统，作为新能源汽车的心脏，对汽车的整体性能——包括动力、经济性、舒适度、安全性以及使用寿命——都有着深远的影响。而在这其中，电机无疑是核心中的核心，其性能优劣直接决定了整车的性能表现。在当下产业化发展的背景下，追求低成本、小型化以及智能化成为了行业的主旋律。

那么，什么是扁线电机呢？它又相较于传统的圆线电机有何不同呢？让我们一起来探寻答案。扁线电机，简而言之，就是其定子绕组所采用的导线形态发生了革新，由原先的多根细圆线转变为几根粗矩形导线，即我们常说的扁线。尽管扁线驱动电机的整机结构与圆线电机相似，都包含铝壳、前后轴承、定子总成、转子总成、温感器、旋变器以及EMC部件等核心组件，但扁线电机的这一关键改进，却为其带来了显著的性能提升。

0扁线电机优势

扁线电机相较于传统圆线电机，其核心优势在于体积更小、效率更高、导热性能更强、温升更低以及噪音更小。具体来说，在相同功率条件下，扁线电机由于导线形态的革新，使得其体积更加紧凑，用材更少，成本也相应降低。此外，其槽满率的提升也进一步增强了功率密度。

从理论上看，当圆线被扁线替代后，在空间不变的情况下，填充的铜量可以增加20-30%，这意味着电机的功率密度得到了显著提升。同时，这也为电机的小型化和轻量化带来了可能。

有学者经过研究指出，永磁电机的损耗主要由绕组铜耗、铁耗、风磨杂散以及磁钢涡流损耗等几部分组成。其中，绕组铜耗在总损耗中占据了50%以上的比例。而绕组电阻的大小又直接决定了铜耗的高低。通过减小绕组电阻，可以有效地降低铜耗，进而提升电机的效率和功率密度。

根据导线电阻公式R=p*I/S（其中p为电阻率，I为长度，S为横截面积），我们可以看出，在电阻率和长度保持不变的情况下，增加绕组横截面积是降低电阻的唯一途径，这实质上提升了槽满率。

优点：卓越的温度性能
由于扁线电机内部更加紧凑，空隙减少，扁线与扁线之间的接触面积增大，从而提高了散热和热传导效率。同时，绕组与铁心槽之间的接触也更加紧密，进一步优化了热传导。电机对散热和温度极为敏感，因此这种散热性的提升直接带来了性能的提升。实验显示，相同设计的扁线电机绕组温升比圆线电机低10%。除此之外，与温度相关的其他性能也得到了显著改善。

优点：低噪音特性
扁线电机因其独特的结构设计，使得电枢具备更好的刚度，从而有效抑制了电枢噪音。此外，通过采用较小的槽口尺寸，可以降低齿槽力矩，进一步减少电机电磁噪音。

优点：端部设计更短
在传统圆线电机中，为了防止加工过程中损伤槽内铜线，需要留出较长的端部距离。然而，扁线电机通过其独特设计，从根本上解决了这一问题，使得端部设计更加简洁、高效。

圆线和扁线绕组截面对比
由于铜线都是硬线，因此在加工过程中无需预留端部，这使得端部设计更加简洁，不仅节省了铜材，还提高了生产效率。

接下来，我们探讨一下扁线电机所面临的挑战。尽管扁线电机具有诸多优点，但目前仍面临一些行业公认的难题，如损耗高、设计难度大、设备需求高以及扁线材料选择等。具体来说：

损耗高：扁线电机不可避免地会受到“趋肤效应”的影响。在导体中存在交流电或交变电磁场时，电流会倾向于集中在导体表面，导致电阻增加和损耗功率上升。这一现象在高频操作下的扁线电机中尤为明显，表现为交流铜耗的增加。此外，电磁设计因素如槽内磁密幅值和槽口高度，以及扁铜线的尺寸，都会影响这一效应的程度。

铜线选择难题：扁线电机对铜线的要求比圆线电机更为严格。铜线需要具备一定的弹性，以确保在弯折后能够恢复原状，同时其绝缘层也必须能够承受弯折和反弹带来的应力，防止损坏和缺口产生。对于发卡电机等高要求应用，铜线的质量更是至关重要。然而，传统扁线电机在绕制成型后可以通过包裹绝缘层进行处理，而发卡电机则无法做到这一点，这无疑增加了铜线选择的难度。幸运的是，日立金属已经针对普锐斯电机开发出专用的铜线材料，为解决这一问题提供了可能。

缺点：设备难题

由于扁线绕组的制造工序极为复杂且对精度要求甚高，单纯依靠人工几乎无法实现大规模的生产。因此，必须借助专业的高端设备才能满足其大规模量产的需求，这也是扁线绕组得以广泛普及的关键前提。然而，当前国内在高端设备领域的供应商尚未成熟，无法完全满足市场需求。与此同时，国际市场上的主要扁线电机供应商，如日本、意大利和德国，虽然技术领先，但其设备价格异常高昂，进一步增加了扁线绕组国产化的难度。

发卡式扁线电机的制备工艺相对繁琐，这增加了其系列化设计的难度。特别是柔性设计，对电机设计师提出了极高的挑战。在尝试设计100kW电机时，设计师不仅需要扩展系列方案，覆盖80-120kW的区间，还需要考虑如何满足潜在需求并与其他企业设计形成差异。相比之下，圆线电机的设计则要简单得多，因为其铁芯和槽数基本保持一致，主要差异在于长度和线圈匝数，这使得系列化设计变得相对容易。然而，尽管面临这些挑战，扁线电机仍被视为未来的必然趋势。这背后有多重原因，其中之一是我国“十三五规划”中提出的新能源汽车驱动电机峰值功率密度需达到4kW/kg的产品级标准。
来源：科技部高新司《“新能源汽车”试点专项2017年度项目申报指南建议》

当前，行业内的产品级平均功率密度大约维持在2至3千瓦/千克的水平。这意味着，为了达到产品级标准，我们还需要至少提升30%的功率密度。扁线电机正是实现这一提升的关键技术之一。业界普遍认为，扁线电机具有巨大的潜力，这一点从国外知名车企的实践中可见一斑。例如，雪佛兰VOLT就已率先采用了发卡扁线电机技术。值得注意的是，雪佛兰当时的供应商雷米在2015年被汽车零部件行业的领军企业博格华纳收购，而博格华纳如今在电驱动技术领域处于领先地位。

此外，尼桑在2013年的电动车型中就已采用了日立生产的扁线电机，展现了其技术的前瞻性。而在2015年，丰田Prius 4也选用了日本电装提供的扁线电机，这一举措进一步推动了Prius插混在2017年上半年的销量飙升，全球销量近69万辆，稳居榜首。

0国内市场布局与潜力

除了雷米、日立、日本电装等知名企业，国内众多企业也在积极布局扁线电机市场。方正电机已计划在浙江丽水投资5亿元，建设年产100万台的新能源汽车驱动电机项目。同时，众多新势力企业也在加速进军该领域。
市场潜力方面，有业内专家预测，到2020年新能源乘用车销量达到160万辆时，国内扁线电机需求量将达到80万套，市场规模预计近30亿元。展望未来，2021至2022年间，扁线电机在新能源乘用车市场的渗透率有望提升至90%，届时需求量将激增至288万套，市场规模也将达到90亿元。在技术革新、行业趋势及政策推动的共同作用下，扁线电机无疑将成为新能源领域的新宠，蕴含着巨大的商业机遇。