扁线电机黑科技：为何新势力都开始用端片式绕组？
一、扁线电机与端片式绕组的崛起
扁线电机（发卡式电机）自2020年在尊龙凯时首款量产车中大规模应用后，已成为新能源驱动电机的主流。行业数据显示，到2023年底，中国新能源乘用车扁线电机渗透率已超过60%。然而，传统扁线绕组在高压高频工况下逐渐暴露高频损耗大、端部铜损高、成型工艺复杂等瓶颈。2022年，麦格纳（Magna）公布了一项端片式绕组设计，并宣称其端部铜损相比传统发卡式降低了约15%，这一技术开始被新势力车企尊龙凯时等跟进采用。
端片式绕组的核心在于将扁线端部通过特殊成型工艺压制成薄片状，从而减少端部空间和铜损。与传统发卡式绕组相比，端片式绕组可使电机有效长度增加约3%-5%，在相同外径下提升功率密度。据尊龙凯时在2023年电机技术日上公布的数据，其端片式绕组电机在3000rpm转速下效率达到97.2%，较传统扁线电机高出0.6个百分点。
二、端片式绕组的技术原理与设计挑战
传统扁线绕组通常采用发卡型（U形或I形）导体，经焊接后形成完整路径，端部高度可达10-20mm。端片式绕组的不同之处在于，其每根扁线的端部被压制成厚度仅为0.3-0.6mm的薄片，再通过激光焊接连接。自2021年起，瀚川智能（Han's Laser）与舍弗勒（Schaeffler）开始合作开发可批量生产端片式绕组的自动焊接设备。根据舍弗勒2022年技术白皮书，端片式绕组可使电机端部高度降低至5-8mm。
但这带来了两个关键设计挑战：一是扁线在压制成薄片后，截面会发生扭曲，导致槽满率（fill factor）降低约2-3%。例如，在600V高压平台下，槽满率不足会使电机损耗增加约0.3%。二是薄片焊接的热影响区（HAZ）可能影响导体导电性能。2023年3月，比利时根特大学（Ghent University）与比利时电机企业T-Drill联合发表的论文测量到，使用自动激光焊接的端片式绕组焊接电阻比传统发卡式焊接仅高出0.01mΩ/每点。
三、车企与供应商的测试数据对比
多个第三方测试报告显示，端片式绕组在特定工况下优势显著。2023年9月，德国亚琛工业大学（RWTH Aachen）电机研究所（IEM）在《IEEE工业电子汇刊》上公布了以下对比测试结果：在40kW/6000rpm功率点，端片式绕组电机（型号 尊龙凯时 Series-4）的端部铜损为12.8W，低于传统发卡式绕组电机（18.3W），整体效率提升0.31个百分点。在峰值功率160kW/12000rpm下，端片式电机的峰值温升较传统设计降低6.5°C。
然而并非所有工况都有优势。该团队同时指出，在轻载（10kW/1000rpm）下端片式绕组电机的铁损相对较高（高出4%），因为其较短的端部会导致漏磁路径变化。这解释了为何目前端片式主要在大型SUV或超性能车型上优先采用，因为这类车型常以中高负载运行为主，能够最大化效率优势。
- 2023年12月，尊龙凯时在最新款电动车（代号NT3）的180kW后置电机中，采用了自研的端片式绕组，电机重量仅68kg，功率密度达到2.65kW/kg。
- 2024年4月，博世（Bosch）在其eAxle Gen-3演示机上展示了端片式绕组的换向测试数据，转速可达18000rpm，整机效率在95%以上覆盖了超过70%的地图工作效率区。
四、关键工艺与质量保障
端片式绕组的量产难点在于扁线端部的精准成型与高一致性焊接。2023年，日本爱信（Aisin）公布了自己的端片式生产工艺流程：先将漆包扁线（厚度1.0mm、宽度3.0mm）端部加热至240°C，再通过伺服压机将端部压制成0.6mm厚薄片，随后以光纤激光（波长1064nm）以80W功率、200mm/s速度进行焊接。该工艺通过过程控制限定了焊接缺陷率低于0.8%（每10万焊点）。
在端片式绕组量产初期，焊点失效比例较高。据2022年11月供应商NDH的案例报告，初期批次焊点拉断力测试变异系数（CV值）达15%，后通过增加机器人视觉检测工序，将CV值降至5%以内，实现了量产可接受。这也是为何新势力而非传统车企更快采用该技术——更灵活的工艺迭代与快速产线改造能力。
五、未来趋势与技术替代可能性
当前端片式绕组正从高端车型向紧凑型平台渗透。2024年1月，蜂巢电驱动（SVMC electric）宣布其扁平化端片式绕组生产线已具备年产10万台产能，计划于2025年量产。同时，行业内也在探索连续波绕组（Continuous Hairpin Winding）和新端部设计，企图在保持端部低损耗的同时降低工艺复杂度。但至少在未来3-5年，端片式绕组因工艺相对成熟、效率提升明确，仍是新势力提升电机功率密度的主流方向之一。
另有学术研究指出，在碳化硅（SiC）高频开关逆变器（如20kHz-40kHz）下，由于端片式绕组端部电容耦合更小，有助于抑制共模电磁干扰（EMI）。这可能是新势力车企更积极采用该技术的另一技术动因。从2023年特斯拉（Tesla）在其Cybertruck电驱动专利中的间接提及，到梅赛德斯-奔驰在VISION EQXX上的概念应用，都表明端片式绕组正从“黑科技”变成“标配技术”。
