驅(qū)動電機技術作為新能源汽車關鍵的“三電”技術之一，將逐步向輕量化、高功率和高能效方向發(fā)展。在當前電池技術無法取得重大突破的背景下，提高驅(qū)動電機的效率、功率密度、安全性與可靠性，成為新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的重要研究方向，而扁線電機憑借高功率密度、高效率的優(yōu)勢將成為新能源汽車驅(qū)動電機未來的主流技術方向。

驅(qū)動電機的分類

電機按照工作原理，可分為直流電機和交流電機，直流電機分為有刷直流電機和無刷直流電機，交流電機分為同步電機、異步電機和開關磁阻電機，同步電機又分為永磁同步電機和電勵磁同步電機。

工業(yè)電機與車用電機的區(qū)別

工業(yè)電機只在1~2個額定點運行，固定轉(zhuǎn)速、固定功率、固定環(huán)境。電動汽車在行駛過程中，頻繁地啟動/停車、加速/減速等，對于車用電機，運行工況復雜的多，這就要求電機的性能更高。在全轉(zhuǎn)速扭矩范圍內(nèi)功率、扭矩、退磁、振動、散熱、絕緣需要滿足各種不同運行區(qū)域要求，給電機的設計和制造帶來極大挑戰(zhàn)；車用電機要追求更高的功率密度、轉(zhuǎn)矩密度，因此對于尺寸、體積和重量的要求更高；車用電機對安全性能要求極高，電機的設計和制造要考慮退磁、應力校核、機械強度、防護等級、絕緣等級等因素；另外，電機的輸出性能與運行工況和電氣邊界條件相關程度高、較難明確定義，系統(tǒng)輸入限制嚴格，對應不同電壓和電流條件下，電機的性能要求也完全不同。

驅(qū)動電機的典型技術特點

新能源汽車驅(qū)動電機應用領域中90%是永磁同步電機，因其效率高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕等特點，具有明顯優(yōu)勢。永磁同步電機和異步電機的區(qū)別：在低轉(zhuǎn)速區(qū)，異步電機高效區(qū)面積相對于永磁同步電機更小，而且更偏向于高速區(qū)；永磁同步電機功率密度高，異步電機價格低，但是異步機的體積更大，作為后驅(qū)電機在國內(nèi)應用比較少。

圖1. 永磁同步電機與異步電機的高效區(qū)

不同冷卻方式，風冷、水冷和油冷。油冷電機的持續(xù)性能高于水冷，水冷高于風冷。特別是對于高壓高速電機，油冷的優(yōu)勢表現(xiàn)會更加明顯。

圖2. 不同冷卻方式電機

不同繞組形式，分布式繞組和集中式繞組。分布式繞組主要特點是分布比較長，線包會疊在一起，而且跨距通常會跨6個槽，導致端部更長，空間占用也偏大，但它散熱比較好，繞組性能比較高。集中式繞組優(yōu)缺點剛好相反，集中式繞組通常適合做比較扁的電機，適用于P1、P2這種拓撲結(jié)構(gòu)。對于端部尺寸要求不高的應用，通常采用分布式繞組方式。

圖3. 不同繞組形式

驅(qū)動電機的設計優(yōu)化過程

驅(qū)動電機的設計優(yōu)化過程可以分為四層。第一層是物理變量，鐵芯尺寸、材料銅線線徑、磁鋼尺寸，第二層變量是中間變量，具體指在電機設計過程中的核心變量，比如磁通、電負荷、熱負荷、漏磁、磁密等。第三層為應用層，客戶要求電機達到哪些指標，如效率、功率、扭矩等等。達到了客戶要求后，還要保證電機的安全性和可靠性，即第四層——安全層。要做瞬態(tài)電流、模態(tài)分析、NVH、強度分析等等，最后所有變量滿足要求，設計才會凍結(jié)。如果一個變量不滿足需求，就要反復循環(huán)迭代。電磁仿真、機械仿真、熱仿真、聯(lián)合仿真，每個模塊都是相互獨立且緊密聯(lián)系的。

對于汽車行業(yè)來講，電機的成本與性能、成本與效率、峰值性能與持續(xù)性能、峰值轉(zhuǎn)矩與峰值功率等參數(shù)之間都是此消彼長的關系，需要相互平衡，設計優(yōu)化的過程在于取舍。

針對新能源乘用車應用領域，方正電機的開發(fā)與制造以永磁同步電機為主，幾乎覆蓋國內(nèi)主流的需求。從135平臺到235平臺的規(guī)劃，分別對應于低壓、高壓、風冷、水冷和油冷，目前都有開發(fā)。過去兩年方正電機對扁線電機的加碼研發(fā)，取得較快發(fā)展，目前的扁線電機可以給客戶提供具有國際競爭力的電驅(qū)解決方案。