新能源汽车驱动电机关键技术文档总结

本文围绕新能源汽车驱动电机关键技术展开，系统阐述了核心技术类型、技术特点、应用情况及相关细节，具体内容如下：

一、扁线电机

扁线电机以发卡状漆包铜扁线替代传统圆柱形漆包铜线，核心区别在于定子横截面的铜线填充方式——矩形扁线能更紧密填充空间，大幅提高槽满率，而圆线电机铜线间存在大量间隙。

相比传统圆线电机，扁线电机裸铜槽满率可提升20%～30%，带来两大核心优势：一是功率密度提升，相同体积下可输出更高功率和转矩，或相同功率下减小电机体积与重量，推动永磁电机小型化；二是损耗降低、效率提升，永磁同步电机中铜耗占比约65%，扁线电机总铜耗下降21%，效率提高约1%（扁线与圆线电机铁耗水平接近，差异主要在铜耗）。

文档还提及扁线电机的其他优势，包括更强的散热能力（槽内热阻更低）、更好的NVH表现（机械噪音和电磁噪音更低），但也存在加工难点——扁铜线加工难度高于圆线，漆膜涂敷（尤其R角处）、尺寸精度一致性、弯折处结构强度控制等均需高设计与加工能力。

二、油冷技术

电机常用散热系统分为风冷、液冷、蒸发冷却三类：风冷成本低、可靠性高，适用于小功率电机；液冷散热效率是风冷的50倍，适用于高热流密度场景，但需额外循环液路与密封系统，增加成本和复杂性；蒸发冷却主要用于兆瓦级发电机组，依赖气液相变散热。

车用永磁同步电机的液冷分为间接冷却（机壳内设计冷却流道，冷却液流经机壳散热）和直接冷却（密封电机内注入冷却油，利用油的高比热容散热）。油冷优势显著：可直接接触绕组端部（水冷无法做到），冷却效率更高；油介质绝缘性好、介电常数高、凝固点低、沸点高，能避免水冷的锈蚀、堵塞、渗漏隐患，提高电机环境适应性。

例如比亚迪DMI驱动电机采用直喷式转子油冷技术，功率密度可提升32%；国内比亚迪、特斯拉、吉利等整车厂的多款车型（如比亚迪宋系列、特斯拉Model 3/Y）均采用油冷技术，电机供应商包括比亚迪自产、特斯拉自产、日电产等。油冷电机相比水冷，增量环节为电子油泵（单价约150元）、滤清器（约50元）、散热器（约50元），冷却油常用ATF油（自动变速箱油）。此外，扁线与油冷适配性极高——扁线端部导体间隙大，冷却油易渗透散热，可避免圆线绕组浸漆后形成的“热孤岛”，二者配合能大幅提升散热能力与功率密度。

三、多合一电驱动系统

受新能源汽车对续航里程、功率密度、能量利用效率的需求驱动，电驱动系统向集成化、小型化、轻量化发展，已推出三合一、四合一、六合一、七合一乃至八合一系统（八合一含驱动电机、电机控制器、减速器、直流变换器、车载充电机、配电箱、整车控制器、电池控制器）。其核心逻辑是集成电机、减速器、控制器等零部件，共享壳体线束，实现集成、降本、轻量。

多合一电驱动系统具有五大关键特性：

1. 功率密度高：车载电机对体积、重量、功率要求严格，需以“小体积、轻质量、大功率”为设计方向，提高功率重量密度与功率体积密度（工业电机无显著体积限制）；

2. 调速范围宽：宽调速范围可省掉多挡变速箱，降低成本，最高转速通常达基础转速的4倍以上，如特斯拉Model S电机最高转速18000转/分钟，比亚迪E平台3.0电机超17000转/分钟；

3. 起动转矩大：需满足汽车百公里加速需求，起动或低速时需超高转矩，快速提升车速（工业电机无此高起动速度要求）；

4. 高效区间广：纯电动汽车依赖车载电池供电，电机效率直接影响续航，需覆盖广阔的高效率运行区间，尤其注重匀速行驶中加速/减速的中间段效率；

5. 散热需求强：高功率密度导致小体积内热量集中（如150kW电驱系统体积仅为传统动力总成的20%），电机平均能量损耗约10%（多以热量形式释放），需解决散热、机械振动、电磁兼容、NVH啸叫等问题。

四、技术路径

当前永磁同步电机在新能源汽车驱动电机市场占绝对主流，装车占比达94%。早期新能源汽车曾多用直流电机，因其控制策略简单、调速性能好、成本低，而当时交流电机控制技术复杂、成本高（直流电机速度正比于电压，易控制；交流电机速度正比于频率及磁极数，控制要求高）。

根据高工锂电数据，近年永磁同步电机、感应异步电机、其他电机累计装机量分别为323万台、17万台、2万台，占比94%、5%、1%。永磁同步电机转子由铁芯、磁钢、轴压装而成，其中磁钢（多为稀土钕铁硼，经粉末冶金制成）提供电机磁通，对电机性能影响最大。

五、损耗方面

电机损耗重点体现在直流损耗、交流损耗，及交流损耗关联的邻近效应、趋肤效应，具体如下：

1. 直流损耗：与绕组直流电阻成正比（电流相数、有效值固定时），圆线更细、电阻更高，故直流损耗高于扁线电机。据《绕组形式对永磁电机磁热性能的影响》仿真，35kW永磁同步电机中，圆线绕组直流损耗601.6W，扁线绕组为388～488W，降幅19%～36%；

2. 交流损耗：高速电机定子线圈切割磁感线产生涡流（磁通来源包括基波、内部谐波、外部谐波），且交变电流引发趋肤效应、邻近效应，进一步增加损耗；

3. 邻近效应：相邻导体通交变电流时，彼此电磁场影响电流分布——电流同向则向两侧集中，反向则向中间集中。仿真显示，扁线绕组尺寸越大，交流损耗越大，但综合直流损耗后，扁线电机总铜耗仍占优（槽满率越高优势越明显，最高槽满率的扁线绕组总铜耗比圆线低21%）；

4. 趋肤效应：电流倾向于集中在导体表面，电机转速越高，趋肤效应、邻近效应越强，扁线优势被削弱。通过将扁线绕组分层（如2层、4层、8层），可减小单股截面积，降低涡流损耗——例如8层扁线绕组电机在93%高效区间内最大转速14000r/min，高于4层的12000r/min，且高效区间更广。但分层存在限制：加工工艺与成本制约层数，绝缘漆占用空间会降低槽满率，过度分层会增强邻近效应、增加交流损耗。

六、转子冷却方面

转子冷却通常通过空心轴将冷却油导入转子铁芯与端板间的油道，利用离心力使油从端板流出，降低磁钢工作温度，提升磁钢寿命与电机输出能力；定子冷却则通过淋油方式，将冷却油喷淋到定子绕组与铁芯上，靠重力流动散热。

油冷相比水冷，散热效率更高（冷却油直接接触发热部件），且油介质无气蚀、水垢等腐蚀问题；结合扁线电机使用时，能最大化散热效果，进一步提升功率密度。