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扁线电机是否值得投资者提前布局?

发布于 2022-08-13 20:50

据财联社报道,随着上半年新能源车的放量,国产扁线电机的需求量大增,渗透率快速提升。新能源电磁扁线具有认证壁垒和技术壁垒,目前仅几家龙头企业(包括精达股份、金杯电工、长城科技等)实现量产。受客户需求拉动,扁线生产将进入高速扩产期,供货量将会快速增长。

 

扁线电机有何优缺点,为什么新能源车快速发展会拉动扁线电机的需求?其技术壁垒如何?市场空间如何?是否值得投资者提前布局?

 

本次关键问答,妙投邀请到某企业内高级汽车电机工程师为投资者答疑解惑。

 

核心看点:

  1. 扁线电机能够更好地满足新能源车对动力、续航里程、轻量化以及舒适性的要求,并且扁线电机更适合大规模生产;

  2. 扁线电机的性能持续提升潜力比较小,另外在高速的情况下,它的一些效率是弱于圆线电机的,此外扁线电机的成本较圆线电机更高;

  3. 对新能源车来说,圆线电机现在基本是处于一个被替代的过程,以后会越来越少;

  4. 扁线电机的发展其实是契合国家节能减排这种战略,且可以应用在很多领域,所以扁线电机现在市场空间还是比较广阔的。


妙投补充:扁线电机结构



来源:《扁线绕组永磁同步电机关键磁热问题研究》-李海平、德邦研究所

 

扁线电机有何优缺点,为什么新能源车快速发展会拉动扁线电机的需求?

 

从新能源车的发展趋势来看,主要有以下几点。

 

首先新能源车它要求一个非常强的动力,如百米加速度等,这就要求电机具备非常高的功率密度。

 

扁线电机纯铜的槽满率由圆线电机的40%提升到了70%左右,即铜的占比增大了,这样就能够承载更大的输入电流,从而提升电机的输出功率。在相同的电机重量的前提下,提升了电机的功率密度。

 

第二新能源车需要较长的续航里程,提升续航里程除了提升电池的性能,就是提升电机的效率。

 

和圆线电机相比,扁线电机的高效区扩大,在相同的工况条件下,工作点落在高效区内的几率增多,能够提升整车的工况效率,从而带来续航里程的提升。

 

如果要配合油冷的情况下,对于圆线电机来说,它不容易冷却到绕组的内部。由于扁线电机绕组的线和线之间存在一定间隙,冷却油可以冷却绕组的内部,带走更多的热量,使冷却效率更高,使绕组的温度更低。绕组温度低了以后,电机效率会有提升。

 

第三扁线电机可以节约空间,新能源汽车要求小型化、轻量化。这就要求电驱也要小型化,扁线电机在小型化方面也有两个优势。

 

一方面是电机的扭矩方面,扁线电机由于纯铜的槽满率提升,可以承受更大的输入电流,从而减少电机的体积。

 

另一方面就是扁线电机的端部要比圆线电机的端部要降低20%左右。它的端部短了以后,它的轴向尺寸会减小,可以给整车其他零部件留出更多的空间。

 

第四新能源汽车还要求舒适性,对于新能源车来说,尤其是纯电的情况下,没有发动机,也就没有发动机的一些噪声,但是它还有一些电驱的噪声,这属于一种高频的噪声,对于乘客来说也是非常不友好的。

 

相比于圆线电机,扁线电机绕阻的刚度更大,槽内电磁线的接触更为紧密,从而提升了一个定子的刚度,进而减小噪音,提升乘客体验

 

最后,扁线电机相比圆线电机更适合大规模生产,新能源车销量逐年攀升,所以这种容易实现自动化的电机生产线更有优势。

 

原来燃油车烧油不用电机,所以说新能源车的发展带动了扁线电机的发展。

 

扁线电机也有一些缺点。

 


第一点是电机的性能持续提升潜力比较小。因为电机的槽内导体数是比较少的,现在做的比较多的里面的导体数是4层的、6层的、8层的,像特斯拉的电机也才10层,层数增加以后,它工艺难度是成倍增加的。工艺难度增加,良品率肯定会下降,会进一步增加成本。

 

第二点就是由于存在这种“趋肤效应”、“邻近效应”,扁线电机的交流损耗要大于圆线电机。所以扁线电机在高速的情况下,它的一些效率是弱于圆线电机的,但是低速的情况下要比圆线电机要好。

 

第三个缺点就是它这个设备非常昂贵。尤其是在18年之前,在国内还生产不了,只是在欧洲和日本有扁线电机生产的设备供应商。但是现在由于扁线电机的流行,供应商也渐渐多起来,相关的能力也匹配起来。18年的一套电子生产设备需要大概一个亿的人民币,还就只是生产定子产线,现在国产的价格大概可以降到一半。

 

再一个就是扁线电机设备产线它的柔性度不是太好,因为定型以后只能生产其中的一两款产品,如果再有变形的话,还需要重新购买,这会增加其成本。


款式的数量由车的需求决定,你像车里面它有空间的需求,直径有长有短,里面也有层数的需求,还有就是这个发卡的形式,例如Hair-pin、I-pin等。


扁线电机制造过程中会有一些技术壁垒吗?

 

一个就是我们刚刚说的柔性化生产问题,再一个就是焊接问题。因为扁线电机它需要去焊接,并且焊接端是非常多的。现在有两种焊接方法,一种是激光焊接,另一种是TIG焊接。

 

对于激光焊接来说,在焊接过程中容易引起铜渣的飞溅,这些飞溅物会影响电机内部的清洁度,清洁度不过关的话也会出现一些问题。

 

有的是企业在用TIG这种焊接,但TIG焊接它这种热量是比较大的,容易造成绝缘皮破坏,绝缘皮破坏以后,性能受天气影响比较大。

 

扁线电机的市场空间如何,是否值得投资者提前布局?

 

新能源车的应用方面,扁线电机现在其实已经有很多落地应用了,大概有上百万辆搭载扁线电机的车在路上跑。

 

现在还在逐步的覆盖,像比亚迪,长城等车企都在用扁线电机,圆线电机现在基本是处于一个被替代的过程,会越来越少

 

扁线电机是电机的一种,它还可以用在其他的领域,包括一些高级家电、电动飞机,一些 AI机器人等等很多领域都可以应用。

 

扁线电机是因为汽车发展而发展起来的,现在扁线电机因为设备比较贵,其中的一些材料等也要比圆线电机贵,导致它的均摊价格比圆线电机要贵。

 

所以对成本比较敏感的一些应用领域,他用扁线电机就受限,你比方就像农用机械等不可能用这么好的电机来做。但是一些对于成本来说没有什么限制的,像航空航天、机器人这些领域,这些方向对扁线电机有一定的应用基础。

 

扁线电机的发展其实是契合国家节能减排这种战略,它的效率要比圆线电机高,像是现在最直观的现象,就是你买家电的时候都分几级能效。所以扁线电机现在市场空间还是比较广阔的。


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