扁線電機普遍采用4層或8層扁導線結構，各工序可以通過專有設備實現全自動化生產，產品一致性好，生產效率高。但對于設備專一性要求高，經濟型上不適用于樣機的小批量生產。

扁線電機繞組在定子槽內布置規整，槽滿率高，純銅槽滿率達到70%，提升電機扭矩輸出能力與散熱能力；磁鋼雙V結構轉子，磁鋼利用率高，提升電機扭矩與功率能力；扁線電機定子PIN腳端采用激光焊接，焊點飽滿圓潤，焊接強度大，焊接效率高，焊點一致性好。

圖二、繞組布置情況

扁線電機具有體積小、重量輕、功率密度高的結構特點，方正設計的扁線電機定子鐵芯外徑220mm，每槽8根導體，C型絕緣紙，繞組采用行星連接，4路并聯，中心點通過匯流環連接，結構緊湊，可靠性高。

圖四、扁線電機外形尺寸

圖五、扁線電機爆炸圖

扁線電機具有高的輸出性能，方正此款扁線電機峰值性能350Nm/170kW，持續性能150Nm/65kW。

電機最高效率97.5%，NEDC平均效率》94%。

圖六、扁線電機與圓線電機效率對比

扁線電機的優勢

1、具有較高的槽滿率；通常可以達到70%以上的槽滿率，提高槽滿率可以有效的提升電機的功率密度與改善定子槽內散熱；

2、具有更強的散熱能力；除了扁線在中低速由于交流電阻下降導致發熱降低以外，相對圓線定子，降低齒槽內熱阻，使熱傳導更好；

3、具有更強功率扭矩能力；扁線電機更低的發熱與更好的散熱能力，電磁設計中適當提升定子繞組的熱負荷，給轉子更多的空間，保證扁線定子溫度與圓線定子相似的情況下增加轉子外徑，提升電機的峰值輸出能力；

4、扁線繞組電機相對于圓線繞組電機，在低速下更具效率優勢，更適合中國城市路況對于車輛的需求。

扁線未來有百倍市場空間。根據測算，2020 年扁線電機的滲透率約為 10%， 疊加新能源汽車滲透率約 5.4%，扁線的綜合滲透率不到 1%。未來新能源汽車取 代傳統燃油車，扁線電機取代傳統圓線電機，扁線有百倍的市場空間。

一、 行業發展驅動力，扁線電機的五大優勢

優勢一：高能量轉換效率帶來電池成本節約。 扁線電機能大幅度提升轉換效率，降低電池成本。根據上汽綠芯頻道評估， 在 WLTC 工況，扁線電機比傳統圓線電機的轉換效率高 1.12%；在全域平均下， 兩者效率值相差 2%；在市區工況（低速大扭矩），兩者效率值相差 10%。按照典 型的續航 500km 的 A 級轎車（搭載 60kwh 電池包和 150kw 電機）計算，WLTC 工況下，搭載扁線電機的電池成本節約 672 元，市區工況下，電池成本節約 6000 元。

單車千元級別的成本節約對車企意義重大。以蔚來汽車為例，2021Q1 單車 毛利 8417元，單車凈利僅-2239元。在新能源車和動力電池成本仍然偏高的情況， 如何降低成本是車企的永恒追求，提高電機工作效率則是降本的有效途徑之一。

銅耗降低帶來扁線電機轉換效率高于圓線。電機損耗的能源中，有 65%來自 于銅耗，20%來自于鐵耗，10%來自于風摩損耗，5%來自于雜散損耗。而銅耗來 自于電流通過銅線時的電阻發熱 Q=I2R，當槽滿率越高時，相同功率電機所需要 的銅線更短，進而內阻降低，發熱減少，銅耗降低。

從理論上來說，圓線的槽滿率一般在約 40%左右，而扁線則可以提升至 70%。由于圓線的截面為圓形，不可避免在導線間存在不規則縫隙，而扁線間的間隙更 小，槽滿率更高。

扁線電機的高效率區間比圓線電機高出許多，圓線電機的高效區一般要求是 效率＞85%的區間占比不低于 85%，被稱為“雙 85”。而扁線電機的效率》90%的 區間占比不低于 90%，被稱為“雙 90”。電機的效率與轉速和扭矩相關，市區工況中出現的頻繁啟停工況屬于低轉速 高扭矩工況，而這正是圓線電機的低效率區間，而扁線電機在該工況下的轉換效 率更高。

優勢二：散熱性好，提升高溫動力性。 扁線電機散熱性能好，溫升相對圓線電機降低 10%。因扁線相對圓線更為緊 密的接觸，散熱性提升，研究發現高槽滿率下繞組間的導熱能力是低槽滿率的 150%。繞組在熱傳導能力上具有各向異性，軸向的熱傳導能力是徑向方向的 100 倍。更低的溫升條件下，整車可以實現更好的加速性能。

優勢三：高功率密度，整車動力更強勁。 電機的功率與銅含量成正相關，根據上汽綠芯頻道評估，扁線電機槽滿率提 升，相同體積下銅線填充量增加 20-30%，輸出功率有望提升 20-30%，整車動力 更強勁。國家政策層面倡導高電機功率密度。“十三五”規劃中提出，新能源乘用車電 機功率密度應滿足 4.0kw/kg，高于當前圓線電機約 3.5kw/kg 的水平。在圓線電機 功率密度提升進入困難模式的當前，發展扁線電機是必然之路，根據摩恩電氣的 公告顯示，當前領先企業的扁線電機的功率密度約 4.5kw/kg。

優勢四：電磁噪音低，整車更安靜。 扁線電機導線的應力比較大，剛性比較大，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。

優勢五：小體積帶來高集成效率，契合多合一電驅發展趨勢。 因扁線更高的槽滿率，同功率電機銅線用量和對應定子較少，體積有望下降 30%。此外，扁線電機因更為先進繞線方式帶來更易裁剪的電機端部，與圓線電 機相比減少 15-20%的端部尺寸，空間進一步降低，實現電機小型化和輕量化。

國內主流廠商大力推廣扁線電機實現體積下降。上汽 ER6 的 8 層 hair-pin線電驅動系統，比上一代圓線電驅動系統體積下降 50%。目前華為的七合一電驅 包括：BCU 制動控制單元、PDU 電源分配單元、DCDC 低壓直流電源轉換器、 MCU 微控制單元、OBC 車載充電器、電機、減速器。

二 扁線電機應用的障礙正在逐個化解

扁線擁有許多傳統繞組不可比擬的優點，但同時扁線電機也有部分劣勢，但 總體而言瑕不掩瑜。隨著技術的發展和滲透率的逐漸提升，扁線電機應用的障礙 正在被逐個化解。

應用障礙一：“趨膚效應”、“鄰近效應”明顯，交流阻抗增大，高轉速時轉換 效率降低。趨膚效應指當導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分 布不均勻，且電流集中在導體的“皮膚”部分的一種現象。鄰近效應指相互靠近的導 體，通有交變電流時，每一根導體都處于自身電流產生的磁場中，同時還處于其 他導體中電流產生的磁場中，這使得每個導體中電流分布都會受到鄰近導體影響 而不均勻現象。“趨膚效應”、“鄰近效應”都會增加交流阻抗，交流阻抗增大，高 轉速時轉換效率降低。

“趨膚效應”并不影響扁線電機滲透率的快速提升，但工程師也已經有改善 方案：1）提高扁線的寬高比，間接增加扁線的比表面積；2）減小導線尺寸，間 接增加扁線的比表面積，但這同時也會降低槽滿率，需要綜合評估；3）采用多檔 變速箱，降低電機轉速，代表車型為保時捷 Taycan；4）3D 打印銅線，導體尺寸 和橫截面可以任意變化，給了繞組設計極大的自由空間，該方案導致導體內的電 分離結構，所述電分離結構用于限制渦流路徑，因此電流密度被“強制”到剩余的 導體橫截面上，此外借助于 3D 打印可以實現任意連接的幾何形狀，不需要傳統 的繞組接頭焊接工藝，該方案短期內無法實現量產。

應用障礙二：非標準化；不同車企的設計方案不一樣，而定子是電機設計的 核心，定子尺寸定型后，導線的線型、尺寸任意一點發生改變，都需要定制昂貴的 工裝模具，兼容性低，系列化難度高。同一車企或電機企業的設計系列化趨勢初現，以上汽 E2 架構為例，在設計 之初就考慮了共線生產，三款不同功率的電機（150kw，180kw，250kw）適用于 該架構上的所有車型，最大程度上實現模塊化。第三方電機的壯大也會改善系列 化難度，扁線電機的技術門檻和初始投資門檻遠高于傳統圓線電機，技術基礎較弱的車企只能廣泛依賴于第三方電機廠商，第三方電機廠商的電機型號有限，也 會成為市場上的主流產品。

應用障礙三：扁線電機生產線投資額是圓線的 2-5 倍。扁線電機對產品的一 致性要求高，技術難度大，需要投入精度較高的自動化伺服設備、焊接設備、HairPin 線成形設備和工裝模具等。汽車電動化和電機扁線化的趨勢已經確定，扁線電機逐漸成為資本寵兒。方 正電機的年產 100 萬臺新能源汽車驅動電機項目，總投資 5 億元人民幣，項目達 產后可新增銷售收入 25 億。

應用障礙 4：對扁線要求高，扁線成本高、技術難度大。

扁線的加工難度增 大。

1）從圓形切換到矩形形狀，導致銅線生產加工工藝更加復雜。

2）涂覆難度增 大，扁平線 R 角處的漆膜涂覆非常困難，很難保證此處絕緣層的均勻性；絕緣涂 層在烘干后會產生收縮，扁線是非均勻收縮，容易變形，需要改良使得 R 角處的 涂覆厚度更厚；

3）扁線彎折成發卡后，R 角處應力集中，容易導致涂覆層破損；

4）對扁線的精度要求高，扁線截面積大、匝數少，單根導線不一致對整體性能的 影響顯著增大，對扁線的一致性要求高，復雜的加工成本使得扁線成本更高，也使得扁線加工企業享受更高的技術溢價；

5）新能源汽車所使用的漆包線直接關系 到整車運行穩定性，對電磁線廠家的質量控制流程、研發與工藝設計能力提出了 很高的要求，需要對拉絲和包漆速度、拉絲與包漆的協調、拉絲模具配置、張力控 制、涂漆模具配置、烘焙溫度、絕緣漆粘度、工作環境等多個控制點的合理設計、 嚴格控制。

扁線的最大成本是原材料無氧銅桿，加工費在電機中的價值量并不高。穩定地供給合格的產品是與車企合作的關鍵，在原材料是主要成本的情況下，車企尋 求加工費更低的供應商的動力并不高。

審核編輯 ：李倩