淺談扁線電機的四大應用阻礙

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。

上圖左：趨膚效應上圖右：鄰近效應

“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：

提高扁線的寬高比，間接增加扁線的比表面積；

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；

采用多檔變速箱，降低電機轉速，代表車型為保時捷Taycan；

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。

上圖左：3D打印銅線示意圖上圖右：3D打印銅線樣件

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。