影响电动汽车驱动电机性能的关键因素有哪些,驾驶时如何感知?
不知道大家对新能源汽车可关注到一个变化,也就是最近几年新车发布都会强调扁线油冷电机。厂家着重宣传的,那说明肯定是好的东西,能够带来客户价值的,否则宣传也是无的放矢。
以前没有刻意宣传这两点时用的永磁同步电机,其绕组铜线截面是圆形的,也就是咱们平时看到电线里边铜线的状态,如果是扁线电机,则铜线截面是方形的,给人一种扁扁的感觉,所以叫扁线电机。
扁线较圆线的优势有以下三点:
- 可以提高槽满率,也就是提升定子槽的空间利用率,那么电机就可以做的更小;相较于传统圆线绕组,扁线绕组在相同的槽型下可实现大约65%的纯铜槽满率。扁线绕组通过紧凑的端部布局,可较传统圆线绕组缩短约20%的轴向空间,可以有效提高电机的功率密度;
- 可以增大绕组与冷却介质的接触面积,这样可以优化散热能力;
- 可以有效抑制电磁场谐波引发的机械谐振,从而可以改善电机的NVH(噪声、振动、健康)水平。

总之,扁线绕组可以显著提高电机的功率密度和整体性能。换句话说,这里可以部分回答影响电动车驱动电机的关键因素至少有两个,分别是槽满率和散热能力。
电动汽车驱动系统的性能不仅取决于电机结构的设计,更与控制策略的高效程度密切相关,通过先进控制算法对电机的运行状态进行精准调节,可以使得电机性能达到最佳。也就是说,除了电机本身性能关键重要之外,另外对于电机的控制也极为关键。

再回到扁线电机话题。
扁线电机虽然有优势,但也不是没有缺点,如高频工况下导体截面产生的涡流效应会导致附加的交流损耗,这种由趋肤效应与邻近效应产生的影响使得电机高速运行时的交流铜耗问题更为突出。而实际上,现在电机的高速化也明显,电机最高转速指标越来越高(转速越高,也可以是电机小型化),在这种情况下,定子绕组的“扁线化”革新,虽能降低直流电阻,却引发更复杂的趋肤效应和邻近效应问题:实测数据显示,当频率超过300Hz时,扁线导体的交流铜耗较圆线绕组激增4.2倍,且随导体宽厚比增大呈指数级上升。
扁线绕组交流铜耗主要源于三方面:导体趋肤效应、相邻导体间邻近效应,以及永磁体外部磁场在定子槽内引起的漏磁涡流损耗。
定子槽几何参数(槽口宽度、槽深、 槽形结构等)对漏磁场分布特性具有决定性作用,通过改变槽内磁场的横向扩散路径与纵向交变强度,最终作用于导体涡流损耗的幅值与分布。
有学者研究了不同槽型下定子绕组的交流铜耗变化,槽型如下图所示:

研究结果如下:
(1)矩形槽:槽口参数对交流损耗的影响较小。
(2)梯形槽:槽口参数对交流损耗的影响较大。
(3)共同趋势:不同槽型下扁线绕组交流损耗呈现跨槽型一致性规律,定子槽口拓宽会同步加剧导体涡流损耗。
研究表明,在高速运转条件下,矩形截面导体绕组相较于圆形截面导体更易产生电磁场畸变现象,主要表现为趋肤效应与邻近效应的叠加影响。针对这一问题,研究人员发现通过优化导体与定子槽之间的相对位置参数,尤其是首层导体与槽口间距的合理配置,能够有效改善电磁场分布特性。
文章内容主要参考:
柳雯雯.电动汽车用永磁驱动电机设计及其高效率控制技术研究.沈阳工业大学.2025.