扁線應(yīng)用風(fēng)口已至。電機(jī)作為新能源汽車核心三電系統(tǒng)之一，占到整車價值的5-10%，今年上半年新能源汽車銷量前15名中，扁線電機(jī)的滲透率大幅提升至27%。業(yè)內(nèi)預(yù)計，2025年新能源汽車驅(qū)動電機(jī)中扁線占比將超過80%。

記者獲悉，目前各大電磁線廠商相關(guān)產(chǎn)品均處于供不應(yīng)求狀態(tài)，正在大幅擴(kuò)產(chǎn)以備來年生產(chǎn)。券商機(jī)構(gòu)認(rèn)為，隨著眾多新能源車企快速切換扁線電機(jī)，2022-2023年即將進(jìn)入扁線快速提升期，率先布局公司將享受紅利。

扁線切換替代加速

2021年特斯拉換裝國產(chǎn)扁線電機(jī), 帶動滲透率大幅提升, 扁線電機(jī)的趨勢已經(jīng)確定。從公司訂單可預(yù)見，全球新能源龍頭企業(yè)均開始大規(guī)模切換扁線電機(jī)，且呈現(xiàn)加速趨勢，受客戶需求拉動，扁線生產(chǎn)將進(jìn)入高速擴(kuò)產(chǎn)期，供貨量將會快速增長

1. 百倍的市場空間，20 綜合滲透率不足 1%

1.1. 線材升級，帶來扁線電機(jī)新事物

扁線應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的銅線繞組當(dāng)中。以絕大部分新能源汽車采用的是永 磁同步電機(jī)為例，電機(jī)結(jié)構(gòu)包括定子組件、轉(zhuǎn)子組件、基座、端蓋以及其他輔助標(biāo) 準(zhǔn)件。定子組件包含了定子鐵芯、銅線繞組、引出線和絕緣材料，一般與電機(jī)殼體 固定。銅線繞組又區(qū)分為傳統(tǒng)圓線繞組以及新型扁線繞組。轉(zhuǎn)子組件包含轉(zhuǎn)子鐵 芯、永磁體、轉(zhuǎn)軸、軸承等部件，和輸出轉(zhuǎn)軸相連，帶動齒輪驅(qū)動車輛行駛。

電機(jī)的發(fā)展始終圍繞整車需求，扁線電機(jī)對傳統(tǒng)圓線電機(jī)有碾壓性的技術(shù)優(yōu)勢 勢。新能源汽車目前處于快速發(fā)展時期，產(chǎn)品質(zhì)量快速提升，消費者對整車性能 要求越來越高。整車對電驅(qū)系統(tǒng)的主要需求包括：高效率，高功率密度，優(yōu)秀 NVH， 高集成性和低成本；扁線電機(jī)在這 5 個技術(shù)指標(biāo)上均碾壓傳統(tǒng)圓線電機(jī)。

電機(jī)繞組導(dǎo)線橫截面積為四邊形，與傳統(tǒng)圓線電機(jī)差異明顯。在扁線電機(jī)的 定子組件制造過程中，需要把繞組做成發(fā)卡形狀，通過插入方式安裝入定子，故 這種扁線電機(jī)又被稱為發(fā)卡電機(jī)。（報告來源：未來智庫）

1.2. 滲透率展望，百倍的市場空間

扁線電機(jī)的滲透率快速提升。2021 年輕特斯拉換裝國產(chǎn)扁線電機(jī)，帶動滲透率達(dá) 幅度提升，扁線電機(jī)的趨勢已經(jīng)確定。

眾多潛在爆款車型使用扁線電機(jī)，預(yù)計 2025 滲透率將快速提升至 95%。2021 年上海車展中，扁線電機(jī)大放異彩，眾多高端車型均搭載扁線電機(jī)。比亞迪的 DMI 車型和 e++平臺全系都是扁線電機(jī)，大眾 MEB、蔚來 ET7、智己 L7、極 氪 001 等明星車型采用的都是扁線電機(jī)。

預(yù)估 2025 新能源汽車全球銷量 2367 萬輛。根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī) 劃（2021-2035 年）》，目標(biāo)到 2025 新能源汽車銷售滲透率達(dá)到 20%左右，到 2035 純電動汽車成為新銷售車輛的主流；根據(jù)新能源汽車近年來的產(chǎn)銷狀況， 我們在此基礎(chǔ)上預(yù)計中國新能源汽車銷量 2025 年達(dá)到 896 萬輛（滲透率 30%）， 全球銷量 2367 萬輛。

扁線未來有百倍的市場空間。根據(jù)測算，2020 扁線電機(jī)的滲透率約為 10%， 疊加新能源汽車滲透率約 5.4%，扁線的綜合滲透率不到 1%。未來新能源汽車取代 代傳統(tǒng)燃油車，扁線電機(jī)取代傳統(tǒng)圓線電機(jī)，扁線有百倍的市場空間。

1.3. 行業(yè)發(fā)展驅(qū)動力，扁線電機(jī)的五大優(yōu)勢

優(yōu)勢一：高能量轉(zhuǎn)換效率帶來電池成本節(jié)約。扁線電機(jī)能大幅度提升轉(zhuǎn)換效率，降低電池成本。根據(jù)上汽綠芯頻道評估， 在 WLTC 工況，扁線電機(jī)比傳統(tǒng)圓線電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率高 1.12%；在全域平均下， 兩者效率值相差 2%；在市區(qū)工況（低速大扭矩），兩者效率值相差 10%。按照典 型的續(xù)航 500km 的 A 級轎車（搭載 60kwh 電池包和 150kw 電機(jī)）計算，WLTC 工況下，搭載扁線電機(jī)的電池成本節(jié)約 672 元，市區(qū)工況下，電池成本節(jié)約 6000 元。

單車千元級別的成本節(jié)約對車企意義重大。以蔚來汽車為例，2021Q1 單車 毛利 8417元，單車凈利僅-2239元。在新能源車和動力電池成本仍然偏高的情況， 如何降低成本是車企的永恒追求，提高電機(jī)工作效率則是降本的有效途徑之一。

銅耗降低帶來扁線電機(jī)轉(zhuǎn)換效率高于圓線。電機(jī)損耗的能源中，有 65%來自 于銅耗，20%來自于鐵耗，10%來自于風(fēng)摩損耗，5%來自于雜散損耗。而銅耗來 自于電流通過銅線時的電阻發(fā)熱 Q=I2R，當(dāng)槽滿率越高時，相同功率電機(jī)所需要 的銅線更短，進(jìn)而內(nèi)阻降低，發(fā)熱減少，銅耗降低。

從理論上來說，圓線的槽滿率一般在約 40%左右，而扁線則可以提升至 70%。 由于圓線的截面為圓形，不可避免在導(dǎo)線間存在不規(guī)則縫隙，而扁線間的間隙更 小，槽滿率更高。

扁線電機(jī)的高效率區(qū)間比圓線電機(jī)高出許多，圓線電機(jī)的高效區(qū)一般要求是 效率＞85%的區(qū)間占比不低于 85%，被稱為雙 85。而扁線電機(jī)的效率>90%的 區(qū)間占比不低于 90%，被稱為雙 90。 電機(jī)的效率與轉(zhuǎn)速和扭矩相關(guān)，市區(qū)工況中出現(xiàn)的頻繁啟停工況屬于低轉(zhuǎn)速 高扭矩工況，而這正是圓線電機(jī)的低效率區(qū)間，而扁線電機(jī)在該工況下的轉(zhuǎn)換效 率更高。

優(yōu)勢二：散熱性好，提升高溫動力性。扁線電機(jī)散熱性能好，溫升相對圓線電機(jī)降低 10%。因扁線相對圓線更為緊 密的接觸，散熱性提升，研究發(fā)現(xiàn)高槽滿率下繞組間的導(dǎo)熱能力是低槽滿率的 150%。繞組在熱傳導(dǎo)能力上具有各向異性，軸向的熱傳導(dǎo)能力是徑向方向的 100 倍。更低的溫升條件下，整車可以實現(xiàn)更好的加速性能。

優(yōu)勢三：高功率密度，整車動力更強(qiáng)勁。電機(jī)的功率與銅含量成正相關(guān)，根據(jù)上汽綠芯頻道評估，扁線電機(jī)槽滿率提 升，相同體積下銅線填充量增加 20-30%，輸出功率有望提升 20-30%，整車動力 更強(qiáng)勁。 國家政策層面倡導(dǎo)高電機(jī)功率密度。十三五規(guī)劃中提出，新能源乘用車電 機(jī)功率密度應(yīng)滿足 4.0kw/kg，高于當(dāng)前圓線電機(jī)約 3.5kw/kg 的水平。在圓線電機(jī) 功率密度提升進(jìn)入困難模式的當(dāng)前，發(fā)展扁線電機(jī)是必然之路，根據(jù)摩恩電氣的 公告顯示，當(dāng)前領(lǐng)先企業(yè)的扁線電機(jī)的功率密度約 4.5kw/kg。

優(yōu)勢四：電磁噪音低，整車更安靜。扁線電機(jī)導(dǎo)線的應(yīng)力比較大，剛性比較大，電樞具備更好的剛度，對電樞噪 音具有抑制作用；可以取相對較小的槽口尺寸，有效降低齒槽力矩，進(jìn)一步降低 電機(jī)電磁噪音。

優(yōu)勢五：小體積帶來高集成效率，契合多合一電驅(qū)發(fā)展趨勢。因扁線更高的槽滿率，同功率電機(jī)銅線用量和對應(yīng)定子較少，體積有望下降 30%。此外，扁線電機(jī)因更為先進(jìn)繞線方式帶來更易裁剪的電機(jī)端部，與圓線電 機(jī)相比減少 15-20%的端部尺寸，空間進(jìn)一步降低，實現(xiàn)電機(jī)小型化和輕量化。

國內(nèi)主流廠商大力推廣扁線電機(jī)實現(xiàn)體積下降。上汽 ER6 的 8 層 hair-pin扁線電驅(qū)動系統(tǒng)，比上一代圓線電驅(qū)動系統(tǒng)體積下降 50%。目前華為的七合一電驅(qū) 包括：BCU 制動控制單元、PDU 電源分配單元、DCDC 低壓直流電源轉(zhuǎn)換器、 MCU 微控制單元、OBC 車載充電器、電機(jī)、減速器。

1.4. 扁線電機(jī)應(yīng)用的障礙正在逐個化解

扁線擁有許多傳統(tǒng)繞組不可比擬的優(yōu)點，但同時扁線電機(jī)也有部分劣勢，但 總體而言瑕不掩瑜。隨著技術(shù)的發(fā)展和滲透率的逐漸提升，扁線電機(jī)應(yīng)用的障礙 正在被逐個化解。

應(yīng)用障礙一：趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)明顯，交流阻抗增大，高轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)換 效率降低。趨膚效應(yīng)指當(dāng)導(dǎo)體中有交流電或者交變電磁場時，導(dǎo)體內(nèi)部的電流分 布不均勻，且電流集中在導(dǎo)體的皮膚部分的一種現(xiàn)象。鄰近效應(yīng)指相互靠近的導(dǎo) 體，通有交變電流時，每一根導(dǎo)體都處于自身電流產(chǎn)生的磁場中，同時還處于其 他導(dǎo)體中電流產(chǎn)生的磁場中，這使得每個導(dǎo)體中電流分布都會受到鄰近導(dǎo)體影響 而不均勻現(xiàn)象。趨膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)都會增加交流阻抗，交流阻抗增大，高 轉(zhuǎn)速時轉(zhuǎn)換效率降低。

趨膚效應(yīng)并不影響扁線電機(jī)滲透率的快速提升，但工程師也已經(jīng)有改善 方案：1）提高扁線的寬高比，間接增加扁線的比表面積；2）減小導(dǎo)線尺寸，間 接增加扁線的比表面積，但這同時也會降低槽滿率，需要綜合評估；3）采用多檔 變速箱，降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，代表車型為保時捷 Taycan；4）3D 打印銅線，導(dǎo)體尺寸 和橫截面可以任意變化，給了繞組設(shè)計極大的自由空間，該方案導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)的電 分離結(jié)構(gòu)，所述電分離結(jié)構(gòu)用于限制渦流路徑，因此電流密度被強(qiáng)制到剩余的 導(dǎo)體橫截面上，此外借助于 3D 打印可以實現(xiàn)任意連接的幾何形狀，不需要傳統(tǒng) 的繞組接頭焊接工藝，該方案短期內(nèi)無法實現(xiàn)量產(chǎn)。

應(yīng)用障礙二：非標(biāo)準(zhǔn)化；不同車企的設(shè)計方案不一樣，而定子是電機(jī)設(shè)計的 核心，定子尺寸定型后，導(dǎo)線的線型、尺寸任意一點發(fā)生改變，都需要定制昂貴的 工裝模具，兼容性低，系列化難度高。 同一車企或電機(jī)企業(yè)的設(shè)計系列化趨勢初現(xiàn)，以上汽 E2 架構(gòu)為例，在設(shè)計 之初就考慮了共線生產(chǎn)，三款不同功率的電機(jī)（150kw，180kw，250kw）適用于 該架構(gòu)上的所有車型，最大程度上實現(xiàn)模塊化。第三方電機(jī)的壯大也會改善系列 化難度，扁線電機(jī)的技術(shù)門檻和初始投資門檻遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)圓線電機(jī)，技術(shù)基礎(chǔ)較弱的車企只能廣泛依賴于第三方電機(jī)廠商，第三方電機(jī)廠商的電機(jī)型號有限，也 會成為市場上的主流產(chǎn)品。

應(yīng)用障礙三：扁線電機(jī)生產(chǎn)線投資額是圓線的 2-5 倍。扁線電機(jī)對產(chǎn)品的一 致性要求高，技術(shù)難度大，需要投入精度較高的自動化伺服設(shè)備、焊接設(shè)備、HairPin 線成形設(shè)備和工裝模具等。 汽車電動化和電機(jī)扁線化的趨勢已經(jīng)確定，扁線電機(jī)逐漸成為資本寵兒。方 正電機(jī)的年產(chǎn) 100 萬臺新能源汽車驅(qū)動電機(jī)項目，總投資 5 億元人民幣，項目達(dá) 產(chǎn)后可新增銷售收入 25 億。

應(yīng)用障礙 4：對扁線要求高，扁線成本高、技術(shù)難度大。扁線的加工難度增 大。

1）從圓形切換到矩形形狀，導(dǎo)致銅線生產(chǎn)加工工藝更加復(fù)雜。

2）涂覆難度增 大，扁平線 R 角處的漆膜涂覆非常困難，很難保證此處絕緣層的均勻性；絕緣涂 層在烘干后會產(chǎn)生收縮，扁線是非均勻收縮，容易變形，需要改良使得 R 角處的 涂覆厚度更厚；

3）扁線彎折成發(fā)卡后，R 角處應(yīng)力集中，容易導(dǎo)致涂覆層破損；

4）對扁線的精度要求高，扁線截面積大、匝數(shù)少，單根導(dǎo)線不一致對整體性能的 影響顯著增大，對扁線的一致性要求高，復(fù)雜的加工成本使得扁線成本更高，也使得扁線加工企業(yè)享受更高的技術(shù)溢價；

5）新能源汽車所使用的漆包線直接關(guān)系 到整車運行穩(wěn)定性，對電磁線廠家的質(zhì)量控制流程、研發(fā)與工藝設(shè)計能力提出了 很高的要求，需要對拉絲和包漆速度、拉絲與包漆的協(xié)調(diào)、拉絲模具配置、張力控 制、涂漆模具配置、烘焙溫度、絕緣漆粘度、工作環(huán)境等多個控制點的合理設(shè)計、 嚴(yán)格控制。

扁線的最大成本是原材料無氧銅桿，加工費在電機(jī)中的價值量并不高。穩(wěn)定 地供給合格的產(chǎn)品是與車企合作的關(guān)鍵，在原材料是主要成本的情況下，車企尋 求加工費更低的供應(yīng)商的動力并不高。

2. 競爭格局：電動車扁線化帶來集中度提升

2.1. 電磁線行業(yè)格局分散，競爭激烈

扁線屬于電磁線的一種。電磁線種類豐富，根據(jù)導(dǎo)體形狀分為圓線、扁線以 及異型線。

電磁線市場競爭激烈，集中度很低。由于技術(shù)門檻低，下游客戶分散，長尾 效應(yīng)顯著。精達(dá)股份市占率第一，達(dá)到 11.23%，其次是長城科技（7.06%），冠城 大通（3.85%），金杯電工僅占 1.21% 電磁線下游應(yīng)用場景豐富，主要包括家用電器、電力設(shè)備、工業(yè)電機(jī)、汽車、 電動工具等。其中，家用電器、電力設(shè)備、工業(yè)電機(jī)合計占比達(dá)到 82 %，是最為 主要的下游需求。家電業(yè)務(wù)經(jīng)過多年的高速發(fā)展，已經(jīng)步入穩(wěn)定階段，2019 年至 今的行業(yè)增速基本維持在個位數(shù)。

2.2. 扁線行業(yè)屬于藍(lán)海市場，目前僅四家公司量產(chǎn)

目前僅四家公司實現(xiàn)新能源汽車用扁線的量產(chǎn)：精達(dá)股份、長城科技、冠城 大通和金杯電工。四家公司都擁有豐富的電磁線研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，在電磁線激烈的 市場競爭中不斷做大做強(qiáng)，屬于電磁線領(lǐng)域的頭部企業(yè)。

新能源扁線都被歸類到電磁線業(yè)務(wù)當(dāng)中。1）精達(dá)股份：電磁線業(yè)務(wù)占比 68.5%， 貢獻(xiàn)公司主要收入；2）長城科技：電磁線業(yè)務(wù)占比 98.2%，是市場上最純正的電 磁線企業(yè)；3）冠城大通：房地產(chǎn)占比 55.8%，電磁線占比 41.2%。4）金杯電工： 電磁線僅占 15.4%，電氣裝備用電線 38.5%，特種電線電纜 26.2%，電力電纜 11.8%。

行業(yè)內(nèi)公司營收差異較大，營收增長率基本保持一致。20 年精達(dá)股份電磁線 營業(yè)收入 85.2 億，長城科技 61.6 億，冠城大通 36.6 億，金杯電工 12.0 億。營 業(yè)增速方面，2015 年宏觀經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)下行壓力，家電行業(yè)整體下滑，電磁線營收明 顯降低。2017 年家電下鄉(xiāng)政策實施，各企業(yè)電磁線營收增長明顯。2019 增長降 低至個位數(shù)，2020 年銅價上漲，營業(yè)收入明顯增長。（報告來源：未來智庫）

金杯電工近年毛利率提升顯著，其他三家基本保持穩(wěn)定。金杯電工因為高附 加值的高壓特種線占比增加，近幾年來毛利率不斷提升，20 年達(dá)到 16.58%，領(lǐng) 先于行業(yè)內(nèi)其他公司。2020年精達(dá)股份電磁線業(yè)務(wù)毛利9.7%，長城科技為7.9%， 冠城大通為 8.3%。

加工費整體呈下降趨勢。精達(dá)股份 2020 年電磁線加工費約 6 元/kg，高于競 爭對手長城科技和冠城大通，部分原因是精達(dá)股份高加工費的鋁線占比更高。長 城科技 2020 年加工費為 3.7 元/kg，冠城大通 19 年電磁線加工費約 5.3 元/kg。

2.3. 新能源扁線產(chǎn)能及出貨量：精達(dá)擴(kuò)產(chǎn)最快

精達(dá)股份擴(kuò)產(chǎn)速度最快，充分享受滲透率提升紅利，預(yù)計 21 年形成產(chǎn)能 1.9 萬噸/年，22 年形成產(chǎn)能 4.5 萬噸/年。2019 年發(fā)行可轉(zhuǎn)債募集 7.87 億元，其中 3.3 億元投向新能源產(chǎn)業(yè)及汽車電機(jī)用扁平電磁線項目，新建新能源扁線產(chǎn)能 3 萬 噸/年。21H1 新能源扁線出貨 2045 噸，其中 Q2 出貨約 1248 噸，環(huán)比提升 56%， 展望全年預(yù)計出貨超過 5000 噸，進(jìn)入規(guī)模化放量期，良率進(jìn)一步提升。

金杯電工擴(kuò)產(chǎn)速度稍慢，23 年達(dá)到 2 萬噸/年，25 年達(dá)到 5 萬噸/年。2021 年 7 月公告投資 7.11 億元新建新能源汽車電機(jī)專用電磁線產(chǎn)能 5 萬噸/年。21H1 新能源扁線出貨 700-800 噸，全年出貨有望達(dá)到 2000 噸。

冠城大通電磁線子公司大通新材已經(jīng)提交了 IPO 申請材料，IPO 項目包括年 產(chǎn) 8 萬噸漆包線綠色智能技術(shù)改造項目。招股說明書顯示，2020 年 1-6 月新能源 扁線出貨 860 噸。

長城科技已公告產(chǎn)能 5.2 萬噸。IPO 項目中包含 0.7 萬噸新能源汽車用特種 電磁線項目，8 月 26 日公告定增 15 億，其中 8.3 億元用于 4.5 萬噸新能源汽車 扁線。21H1 新能源汽車用扁線產(chǎn)量突破 1300 噸，并繼續(xù)保持快速增長。

2.4. 研發(fā)及專利對比：精達(dá)和金杯領(lǐng)先

金杯電工和精達(dá)股份專利數(shù)量最多。扁線技術(shù)含量高，前期投入大，根據(jù)公 告資料顯示，截止至 2020 年金杯電工專利數(shù)量 227 個，精達(dá)股份 214 個，長城 科技 118 個，冠城大通 30 個。

金杯電工研發(fā)人員數(shù)量遠(yuǎn)超同行。截止至 2020 年，金杯電工研發(fā)人員 668 人，長城科技 106 位，精達(dá)股份 396 位，冠城大通 114 位。

金杯電工、精達(dá)股份近三年研發(fā)費用投入較高，長城科技研發(fā)投入增速很快。扁線技術(shù)含量高，前期投入大，早期高強(qiáng)度研發(fā)投入，現(xiàn)階段充分享受技術(shù)溢價。

金杯電工研發(fā)費用高于同行。長城科技、精達(dá)股份、冠城大通 20 年研發(fā)費用 占營收比例分別為 2.42%、1.21%、1.18%，金杯電工 20 年研發(fā)費用占營收比例 為 3.26%，金杯專注于研發(fā)更好更新的技術(shù)，五年來研發(fā)費用/營收比例均超過 3%， 領(lǐng)先于同行。

3. 銅桿加工：新能源車扁線對原材料銅桿要求高

3.1. 無氧銅桿的綜合性能更優(yōu)異

部分車企要求以無氧銅桿制備新能源汽車扁線。扁線原材料銅桿分為低氧桿 和無氧桿，氧含量低于 450PPM 為低氧銅桿，氧含量低于 20PPM為無氧銅桿。 二者皆應(yīng)用在電磁線領(lǐng)域。

無氧銅桿的韌性、加工性、電阻率和外觀皆優(yōu)于其他銅桿。1）普通銅桿中往 往有相當(dāng)部分的氧化銅雜質(zhì)，會對材料的韌性產(chǎn)生負(fù)面影響，而品質(zhì)優(yōu)良的無氧 銅桿中幾乎沒有雜質(zhì)的存在，具有優(yōu)良的韌性；2）優(yōu)良的無氧銅桿組織均勻、晶 體粗大，不但克服了普通銅桿中最常見的多孔性缺陷，還擁有著在所有線徑里最 為優(yōu)越的可拉性。與無氧銅桿相比，普通銅桿有著難以拉制低于 0.5mm 以下細(xì)絲 的缺點，因此無氧銅桿有著更優(yōu)異的加工性；3）用無氧桿制作的扁線電阻更小， 應(yīng)用于電機(jī)時，發(fā)熱的情況優(yōu)于低氧桿。4）此外，無氧銅桿的外觀光潔，表面圓 整，沒有毛刺、裂紋、起皮及夾雜缺陷，而低氧桿因為氧含量的原因，在焊接過程 中，容易產(chǎn)生飛濺，而無氧桿卻沒有此類現(xiàn)象，因此，無氧桿更加受到扁線電機(jī)制 造廠家的歡迎。

銅桿的生產(chǎn)方式有連鑄連軋法、上引連鑄法、浸涂成型法和回線軋制法。不 同生產(chǎn)工藝所生產(chǎn)的銅桿含氧量、外觀電導(dǎo)率等有所不同，主流的生產(chǎn)工藝為浸 涂法和上引法。

1、浸涂成型法：銅桿含氧量 20ppm 以下，銅桿圈重 3.5～10 噸。浸涂成型 利用冷銅桿吸熱能力，用一根較細(xì)冷純銅芯桿（或稱種子桿），垂直通過一只能保 持一定液位高低銅水池，使銅水與該移動種子桿表面銅熔合在一起，并逐步凝固 結(jié)合成較粗鑄造狀態(tài)銅桿，然后經(jīng)冷卻、熱軋、冷卻、繞制成圈，整個過程封閉、 有惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行。

2、上引冷軋法：銅桿含氧量 10ppm 以下，銅桿圈重 2 噸。它是利用一種管 式銅套（即石墨結(jié)晶器）其下端伸入并浸沒在熔化銅液面下，上端與真空泵連通， 開始時將結(jié)晶器內(nèi)空氣抽出，真空作用下，使管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，銅液虹吸引向上，并 在引升器附近很快凝固成光亮鑄錠。

兩種生產(chǎn)工藝各有優(yōu)劣。上引冷軋法設(shè)備投資小，廠房布置靈活，可在同一 機(jī)器上生產(chǎn)不同規(guī)格、品種的銅材，但難以實現(xiàn)規(guī)?；?，適合小型企業(yè)；浸涂成型 法生產(chǎn)效率高，過程機(jī)械化，適合大型企業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

3.2. 自制銅桿有成本優(yōu)勢

富通昭和線纜杭州有限公司是重要的無氧銅桿生產(chǎn)商之一，公司成立于 2011 年，目前富通集團(tuán)股份有限公司持股 51%，昭和電線電纜系統(tǒng)株式會社持股 49%。 采用浸涂法生產(chǎn)各種規(guī)模的無氧銅桿。

自制無氧銅桿節(jié)約成本。國內(nèi)扁線生產(chǎn)商大部分外購無氧銅桿，少部分自制。 常規(guī)無氧銅桿的采購成本與電解銅的價格差異在 900 元左右，而新能源車使用的 無氧銅桿要求更高，價格差異更大。而采用上引法生產(chǎn)無氧銅桿的加工費在 500 元左右，自制無氧銅桿有利于降低成本。

3.3. 自制銅桿能實現(xiàn)廢銅再利用，進(jìn)一步降低成本 漆包線生產(chǎn)過程中，不可避免的存在部分廢品，自制銅桿有助于實現(xiàn)廢銅再 利用，進(jìn)一步降低成本。在上引法生產(chǎn)程序中增加精煉工序，利用上引法工頻爐 溶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢銅線，一樣可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)銅桿，品質(zhì)上也能達(dá)到下游 對電阻率的需求。當(dāng)電解銅與廢銅價差漲至一定程度時，利用廢銅重新制桿的成 本優(yōu)勢將體現(xiàn)，下圖顯示的是不含稅的價差，可以看到隨著銅價的攀升，電解銅 與廢銅價差體現(xiàn)出廢銅再利用優(yōu)勢明顯。

4. 銅扁線加工：拉絲、擠壓、精軋三條技術(shù)路線

新能源汽車扁銅線制作方法有三種：連續(xù)擠壓、拉絲成形、精軋成形。扁銅 線尺寸的加工要求寬高比大，尺寸要求精度高。目前的主流工藝路線為拉絲成形、 精軋成形。

4.1. 連續(xù)擠壓：生產(chǎn)效率低，應(yīng)用較少

連續(xù)擠壓技術(shù)的工作原理：模腔位于擠壓輪側(cè)面，坯料在旋轉(zhuǎn)擠壓輪的帶動 下進(jìn)入擠壓腔內(nèi)，在輪槽摩擦力的作用下，坯料溫度升高壓力加大，達(dá)到一定值 后便從模孔中擠出，形成產(chǎn)品。

銅扁線連續(xù)擠壓工作流程：一根上引法生產(chǎn)的無氧銅桿，在表面清潔的條件 下，由坯料放線盤放出，經(jīng)過矯直后直接送入連續(xù)擠壓機(jī)。坯料進(jìn)入擠壓輪輪槽 時，在槽壁的摩擦力作用下被曳引到由擠壓輪和模腔形成的擠壓腔內(nèi)，由于擋料 塊阻止了銅桿繼續(xù)前進(jìn)，在摩擦力產(chǎn)生的高壓和高溫作用下，金屬通過?？跀D出 形成銅扁線型材。通過擠壓機(jī)后擠壓成銅扁線產(chǎn)品，但此時溫度較高，所以在擠 壓機(jī)的產(chǎn)品出口處有防氧化裝置和冷卻系統(tǒng)。最后經(jīng)由計米、涂油和擺臂等裝置 由收排線機(jī)收卷成盤。

連續(xù)擠壓技術(shù)的優(yōu)點：

1）采用連續(xù)擠壓生產(chǎn)銅扁線， 銅坯料在擠壓?？谇?的溫度可達(dá) 600℃以上，壓力高達(dá) 1000MPa 以上，而且為三相壓應(yīng)力。在這種 高溫、高壓條件下，銅坯料的原始內(nèi)部缺陷，如氣孔等可以在連續(xù)擠壓過程中消失 除。

2）由于連續(xù)擠壓銅扁線僅需一道工序即可將銅盤條直接擠壓成銅扁線成品， 使得銅扁線表面不會產(chǎn)生毛刺等表面缺陷，銅扁線具有良好的表面質(zhì)量。

3）由于 采用單一的坯料，僅需要簡單更換模具就可以生產(chǎn)各種規(guī)格的銅扁線產(chǎn)品，且不 需要退貨，因此生產(chǎn)周期非常短，可實現(xiàn)當(dāng)天交貨，而不需要庫存和準(zhǔn)備各種物資 格的坯料，大大縮短了生產(chǎn)周期，減少資金的占用，提高了材料利用率和成品率， 特別適合于多品種、小批量的銅扁線的生產(chǎn)。

4）模具材料和結(jié)構(gòu)可保證產(chǎn)品具有 較高的尺寸精度，不僅可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且保證了同批產(chǎn)品具有相同 的尺寸。

5）整條生產(chǎn)線采用的是先進(jìn)計算機(jī)控制系統(tǒng)，生產(chǎn)過程可自動監(jiān)測和運行， 實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，降低了操作工人的勞動強(qiáng)度。連續(xù)擠壓工藝因生產(chǎn)效率低，目前并未廣泛應(yīng)用于新能源車扁線領(lǐng)域。（報告來源：未來智庫）

4.2. 拉絲成形： 主流工藝路線，生產(chǎn)精度依賴于模具

拉絲成形工藝原理：拉絲工藝是一種金屬壓力加工過程，在外力作用下使金 屬強(qiáng)行通過模具，金屬發(fā)生塑性變形，橫截面積被壓縮、長度增加，并獲得所要求 的橫截面形狀和尺寸的加工方法。

拉絲工藝流程：1）穿線：將導(dǎo)線從卷線盤放出，依次穿過放線架、各級拉絲 模具、退火設(shè)備、收線鐵軸。穿拉絲模具時用配套設(shè)備將導(dǎo)線打磨，使線徑變小易 于穿過拉絲機(jī)各級?？?。2）拉絲：指將線胚通過多級模孔，在一定壓力作用下， 發(fā)生塑性變形，使截面變小而長度增加的過程，由拉絲機(jī)塔輪軸帶動逐級拉拔。 拉絲過程中拉絲液起潤滑、冷卻和清洗作用。3）拉絲后須進(jìn)行連續(xù)退火，使在冷 拉過程中因晶格變化而變硬的導(dǎo)線經(jīng)一定溫度加熱，消除內(nèi)部應(yīng)力及缺陷，提高 延伸率，使之恢復(fù)到拉絲前的物理及機(jī)械性能，有利于后續(xù)工序的進(jìn)行。4）收線、 檢驗：將各線徑規(guī)格的導(dǎo)線定尺復(fù)繞于收線鐵盤上，作為漆包規(guī)格線或拉絲過程 線，每軸規(guī)格線全檢外觀、尺寸，過程線另檢伸長率。

拉絲工藝的的優(yōu)點：1）拉制可以得到尺寸精確、表面光潔及斷面形狀復(fù)雜的 制品。2）拉制品的生產(chǎn)長度可以很長，直徑可以很小，并且在整個長度上斷面完 全一致。3）拉制能提高產(chǎn)品的機(jī)械性能。

4.3. 精軋成形：設(shè)備昂貴，不依賴模具，生產(chǎn)精度高

精軋機(jī)的工作原理：電機(jī)提供動能，液壓傳動系統(tǒng)改變力矩和動力，通過軋 輥和行程運動來對工件進(jìn)行重復(fù)的壓軋，最終達(dá)到所需要的尺寸和形狀。軋機(jī)廣 泛應(yīng)用于鋼鐵、有色等行業(yè)。

精軋機(jī)的優(yōu)勢：先進(jìn)的精軋工藝具有提升傳統(tǒng)拉絲和擠壓兩種工藝的優(yōu)點， 克服兩種傳統(tǒng)工藝的不足。精軋機(jī)生產(chǎn)的裸線完全可以做到：1）裸線通過軋輥軋 制而成，外觀質(zhì)量可以達(dá)到鏡面；2）導(dǎo)體金相組織結(jié)構(gòu)均勻，導(dǎo)電率優(yōu)于國標(biāo)， 機(jī)械性能良好；3）裸線尺寸根據(jù)設(shè)定偏差自動調(diào)節(jié)，尺寸精確控制在±0.01mm 以 內(nèi)，具有記憶和鎖定功能，批次間不存在產(chǎn)品尺寸影響電阻平衡，不依賴模具，適 用范圍廣；4）生產(chǎn)過程運行平穩(wěn)、噪音低、振動小、生產(chǎn)效率高、設(shè)備能耗低、 自動化程度高；使用該設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量完全能滿足高檔電磁線質(zhì)量要求。

4.4. 三種工藝對比：拉絲為主流但依賴模具，精軋設(shè)備昂貴但性能更優(yōu)

連續(xù)擠壓法和拉絲法依靠模具成型，模具的尺寸均一性對扁線繞組 電阻有著極大影響，從而影響扁線性能，模具存在磨損必須定期更換。連續(xù)擠壓 法和拉絲法有一個共同的特點：型都是通過模具來保障的。連續(xù)擠壓法區(qū)別 拉絲法的地方為模具的工作溫度在 450～550℃之間，無法用聚晶模(人工鉆石模) 來進(jìn)行生產(chǎn)。由于不能用聚晶材質(zhì)作為擠壓模具，每一個擠壓模具的生產(chǎn)重量都 不會超過 58 噸(拉絲法聚晶模壽命一般在 80-100 噸)。

扁線定制化程度高，對模具迭代速度要求高。扁線因有長寬兩個尺寸維度，具備高度定制化特性，而圓線僅有半徑一個參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)化程度更高。拉絲模具是 拉絲機(jī)的核心零部件且必須定期更換，保證不同批次模具的一致性是保證產(chǎn)品質(zhì) 量的關(guān)鍵，自產(chǎn)模具有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。精達(dá)股份模具子公司聚芯智造成立于 08 年，已申請新三板掛牌，是公司的核心資產(chǎn)，主要為內(nèi)部配套模具，保證公司 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，也有部分模具產(chǎn)品出口。目前公司持股 84.51%，員工持股平臺持 股 15.49%，已實現(xiàn)核心管理層綁定。金杯電工也有模具加工中心，實現(xiàn)模具自制。

模具使用過程中存在磨損，導(dǎo)體尺寸不一致會對繞組的電阻平衡造成影響， 模具必須定期更換，且模具一致性要求高。雖然聚晶模具表面硬度高，但在長期 的使用過程中模具依舊存在磨損，模具的孔徑尺寸會緩慢變大，造成導(dǎo)體尺寸變 化，進(jìn)而影響導(dǎo)體電阻。車用電機(jī)對扁線的每米電阻差異率要求較高，進(jìn)而對模 具精度要求更高。

精軋成形不依賴模具，銅扁線尺寸精度較高。精軋法進(jìn)行導(dǎo)體加工，尺寸控 制是一個離散量，不是使用模具成型時的趨勢量。軋制成型過程是尺寸反饋給計 算單元，傳動機(jī)構(gòu)調(diào)整軋輥間距糾正尺寸，尺寸在一個很小的范圍內(nèi)變化，結(jié)合 SPC 等控制方法，繞組扁線的導(dǎo)體尺寸精度提高。

精軋機(jī)的設(shè)備成本遠(yuǎn)高于拉絲機(jī)，目前只有金杯電工以精軋的技術(shù)路線為主。金杯電工精軋機(jī)來自于 REDEX group，REDEX是法國知名的設(shè)備供應(yīng)商，在扁 線精軋機(jī)領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的地位。采購國外設(shè)備時間周期較長，擴(kuò)產(chǎn)速度較 慢。

5. 絕緣涂覆：電磁線核心工藝，各家技術(shù)積累集中體現(xiàn)

5.1. 絕緣材料簡介：車規(guī)級對耐熱性能要求高

絕緣膜性能優(yōu)劣對扁線性能有決定性影響。漆包扁線由裸導(dǎo)線和包覆在其外 的絕緣漆膜兩部分組成，通過涂線后繞成線圈再浸涂粘結(jié)樹脂使各匝導(dǎo)線粘結(jié)在 一起，絕緣漆性能的優(yōu)劣、工藝裕度的大小和質(zhì)量的穩(wěn)定都會影響扁線的性能。

電動汽車驅(qū)動電機(jī)用絕緣材料和絕緣系統(tǒng)提出了更高的要求：1）應(yīng)具有優(yōu)異 的耐電暈性能（因存在高頻脈沖電壓、電暈腐蝕）、2）優(yōu)異的電氣絕緣性能（因 額定電壓較民用電壓 220V有所提升）、3）優(yōu)異的機(jī)械性能尤其是高粘結(jié)強(qiáng)度（因 存在強(qiáng)振動）、4）高的耐熱性（設(shè)計的耐熱等級為≥180）、5）高導(dǎo)熱（功率密度 大，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重）、6）耐 ATF 油或水（采用內(nèi)油冷及水冷散熱冷卻技術(shù)）、7） 無鹵阻燃（降低著火危險性）、8）耐高低溫沖擊（適應(yīng)氣溫變化）等。

車規(guī)級新能源汽車用扁線對耐熱性要求高，主要采用耐溫≥180℃的聚酯亞 胺漆包線漆、聚酰胺酰亞胺漆包線漆、聚酰亞胺漆包線漆這三種耐高溫絕緣材料 進(jìn)行漆包。

聚酯亞胺漆具有較好的電氣性能和機(jī)械強(qiáng)度，且耐熱沖擊和耐軟化擊穿。在 180 級及以上復(fù)合涂層漆包線制造中作為底漆涂層的主要材料，在高附著和耐氟 利昂的家用電器中得到廣泛應(yīng)用。

聚酰胺酰亞胺漆耐熱性高，不僅漆膜硬度和非軟化性很大，并且對導(dǎo)體粘合 力較高，最先得到產(chǎn)業(yè)化，可在 210℃下長期使用。用于耐高溫電機(jī)電氣電子元 件的線圈繞組，被用作電磁線的絕緣涂層。

聚酰亞胺漆耐熱性能優(yōu)異，同時能夠耐老化，耐高壓電擊穿等。其主要運用 于絕緣漆覆包電磁線，或作為耐高溫涂料應(yīng)用于電氣行業(yè)、航空航天、石油管道 等。

5.2. 涂覆精度依賴模具，將原有臥式涂覆設(shè)備改造成扁線立式涂覆設(shè)備難度大

絕緣涂覆設(shè)備廠商主要有三家：無錫蘇意電工設(shè)備有限公司，無錫巨一同創(chuàng) 科技有限公司，無錫市梅達(dá)電工機(jī)械有限有限公司。

將原有臥式涂覆設(shè)備改造成扁線涂覆設(shè)備難度大，都采用新購設(shè)備方式擴(kuò)產(chǎn)。涂覆設(shè)備可大致分為兩種，臥式涂覆設(shè)備和立式涂覆設(shè)備，其中扁線涂覆主要以 立式涂覆設(shè)備為主，在對漆膜均勻度要求不高的非車規(guī)級電磁線中，以臥式涂覆 設(shè)備為主。主要原因是臥式設(shè)備中，絕緣漆由于自身重力會向下流動，影響漆膜 均勻性。臥式涂覆設(shè)備的優(yōu)點是生產(chǎn)能耗更低、設(shè)備成本更低，在對漆膜均勻度 要求不高的非車規(guī)級電磁線中應(yīng)用廣泛。

目前繞組扁線涂覆絕緣漆工藝有兩種方法，其中新能源汽車用扁線基本采用 模具法：

毛氈法：利用羊毛氈的虹吸現(xiàn)象將漆液涂覆在扁導(dǎo)體表面。新能源汽車電磁 裝置受到高頻和車載體積的影響，寬高比更大。將絕緣涂層和載流導(dǎo)體很好的結(jié) 合到一起，并使 R 角漆膜厚度均勻一致，提高繞組線的 BDV(BreakdownVoltage) 值，達(dá)到繞組線絕緣層具有很均勻的介電性能。

模具法：可以提高漆液粘度，使漆液盡快從液體狀態(tài)蒸發(fā)掉溶劑進(jìn)入黏流態(tài)， 進(jìn)一步快速加溫(320~360℃)進(jìn)入玻璃態(tài)，絕緣層快速完成了交聯(lián)固化，減少從液 態(tài)到黏流態(tài)的流平時間，抑制 r 角處絕緣漆受液體表面張力影響的流平，從而達(dá) 到使絕緣層分布均勻體現(xiàn)最好的介電性能。

R 角的存在使得扁線的涂覆難度更高。漆包圓線上漆時，漆液經(jīng)過模具涂覆 到圓形截面的導(dǎo)體上是兩個同心圓，圓線的上漆時液體表面張力均勻，只需保障 圓線的導(dǎo)體圓度，漆包圓線的絕緣層就非常均勻。扁線的涂漆過程中受其矩形截 面及漆液表面張力影響，漆液在液體濕潤性作用下，在 r 角和直線段相切位置的 漆液更容易被直線面拉走，形成不均勻的漆膜，造成 r 角部分涂覆絕緣漆困難，使 漆膜的介電性能出現(xiàn)薄弱點。

漆模具主要由兩部分構(gòu)成，涂漆區(qū)和定位區(qū)。在涂漆區(qū)鑲有用耐磨材料制成 的模芯，在模芯的內(nèi)形結(jié)構(gòu)中又可分為縮減區(qū)和定量區(qū)。縮減區(qū)的作用是去除多 余的漆液，定量區(qū)的作用是控制每道涂漆的掛漆量，以滿足涂漆工藝要求。涂漆 模具定位區(qū)的作用是保證涂漆模具軸心與導(dǎo)線同軸，避免偏心和涂漆不均，同時 使回漆遠(yuǎn)離模架，避免漆液溢流到模具上部，影響涂漆質(zhì)量。

5.3. 偏心度：各家技術(shù)積累的體現(xiàn)

偏心度是漆包線的關(guān)鍵指標(biāo)，對漆包線各方面性能都會有影響，也是各家技 術(shù)積累的體現(xiàn)。漆膜分布的不均勻性常以偏心度來表示，其值即為垂直于圓導(dǎo)體 某一截面上的最大漆膜厚度與最小漆膜厚度之比。一般的檢測方式取漆包線任意 N 個點，測量每個點的絕緣層厚度，偏心度=絕緣厚度最大值/絕緣厚度最小值。

漆膜偏心度過大對電氣性能有影響，導(dǎo)致?lián)舸╇妷褐捣稚⑿源?/span>。漆包線擊穿 電壓是漆包線在工作條件下經(jīng)受電壓負(fù)荷的能力。漆包線漆膜的特性及漆膜厚度 和擊穿電壓的關(guān)系是：V∝t，其中：V為擊穿電壓值，t 為漆包線漆膜厚度，擊穿 電壓測試是先將漆包線扭絞制樣然后測試電壓值，如果漆包線漆膜偏心，同一截 面上四周漆膜厚度不均勻，當(dāng)漆包線漆膜較薄面絞合在一起，這時雖然漆膜達(dá)到一定的厚度，但在此處的絕緣容易被擊穿，反之則擊穿電壓值很高。因此，漆包線 漆膜偏心度大給漆包線耐壓性帶來了較為明顯的影響，導(dǎo)致了漆包線擊穿電壓值 分散性大。

漆膜偏心度過大對漆膜連續(xù)性影響。漆膜連續(xù)性檢測方法是測量一定長度下 漆包線漆膜的針孔數(shù)。影響漆包線絕緣連續(xù)性的因素較多，漆膜偏心是其中之一， 漆包線漆膜偏心導(dǎo)致漆包線絕緣層厚薄不均。當(dāng)涂漆不均勻，特別是第一道漆膜 涂得太薄處易使導(dǎo)體氧化，影響漆膜附著性，太厚處又會使漆膜內(nèi)部的溶劑揮發(fā) 不充分，交聯(lián)度差，漆膜的彈性差和附著性能下降，易造成脫漆現(xiàn)象而影響漆膜 連續(xù)性產(chǎn)生針孔。

漆膜偏心度對漆包線機(jī)械性能的影響。漆包線漆膜的耐刮性能反映的是漆膜 抗機(jī)械刮傷的強(qiáng)度，當(dāng)漆膜涂覆不均時，在漆膜薄的地方易產(chǎn)生銅線的氧化，而 氧化層使漆膜的附著力大大下降，這樣漆包線在做耐刮試驗的時候，漆膜會被刮 針成塊地撕破、帶走，而形成短路，造成較低的耐刮數(shù)據(jù)；在漆膜較厚的地方，如 上述又會因漆膜的彈性差和附著性能下降而影響漆膜的耐刮性。漆包線漆膜偏心 度大對漆包線耐刮性能影響尤為明顯的是漆包線三個面（漆包圓線每次旋轉(zhuǎn) 120°，共旋轉(zhuǎn)兩次）的往復(fù)刮漆次數(shù)相差很大。

偏心度過高導(dǎo)致絕緣性能不達(dá)標(biāo)，若通過提高漆膜厚度改善絕緣性能會犧牲 槽滿率，如何平衡槽滿率與絕緣性能是各家的工藝 knowhow。通過漆膜厚度對 槽滿率影響的敏感度分析，當(dāng)單邊漆膜厚度由 0.08mm 增加至 0.16mm 時，槽滿 率將由 70%降低至 66.3%。槽滿率是電機(jī)的關(guān)鍵性指標(biāo)，將影響電機(jī)轉(zhuǎn)換效率、 散熱效果、功率密度等。

5.4. R 角變小，提升槽滿率，對涂覆要求更高

降低 R角弧度也有助于增加槽滿率。槽滿率是電機(jī)企業(yè)孜孜不倦的追求目標(biāo)， 根據(jù)測算，當(dāng) R 角由 0.8mm 降低至 0.3mm 時，槽滿率提升 0.9%。

降低 R 角同時對扁導(dǎo)線的生產(chǎn)工藝和絕緣漆涂覆有更高的要求。電磁線的原 材料銅桿在經(jīng)過拉伸后其截面會自然形成圓形，而扁線則需要依靠專業(yè)的模具或 精軋成形，R 角越小，對設(shè)備的精度要求越高。扁線生產(chǎn)成為發(fā)卡狀的過程中需 要彎折且 R 角處的漆膜出現(xiàn)拉伸，漆膜厚度降低。在趨膚效應(yīng)的作用下，R 角越小的地方，電場強(qiáng)度越高，而該處的漆膜又最薄，從而成為薄弱點，R 角降 低增加了 R 角處出現(xiàn)電暈腐蝕的概率。實際有效的絕緣能力是由最薄處決定的， R 角越小，越能體現(xiàn)出企業(yè)的加工精度高。

6. 技術(shù)迭代：800V 扁線與繞組成型技術(shù)路徑

6.1. 新能源電機(jī)要求明顯高于工業(yè)電機(jī)

電機(jī)是電動汽車唯一的動力源，承受著復(fù)雜的運行環(huán)境及工況，造成對扁線 的質(zhì)量要求遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工業(yè)電機(jī)。雖然兩者的分類及控制的理論和方法相同，但 用于電動汽車的電機(jī)通常要求頻繁起停，快速動態(tài)響應(yīng)，低速恒轉(zhuǎn)矩運行且過載 能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)速變化范圍寬，在充分滿足汽車運行功能的同時還應(yīng)滿足行駛時的舒 適性，適應(yīng)環(huán)境的能力等。電動汽車電機(jī)所用驅(qū)動器相比于工業(yè)用電機(jī)的驅(qū)動器 來說，在尺寸、工作環(huán)境、可靠性、功率密度、冷卻方式等方面有較大差異，對電 動汽車電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的基本要求總結(jié)如下：

1）嚴(yán)格的體積要求和重量要求：普通工業(yè)電機(jī)對于體積尺寸和重量沒有這么 嚴(yán)格的要求，一般以滿足工業(yè)目標(biāo)為第一目的。電動汽車不同，尺寸和重量決定 了汽車的動力性能和駕駛體驗，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。所以電動汽車電機(jī)的難點 就在于提高功率重量密度和功率體積密度，要求電機(jī)質(zhì)量輕、體積小的同時追求 高功率。

2）獨特的轉(zhuǎn)矩特性：啟動或低速時要求超高轉(zhuǎn)矩，將汽車速度以最快的方式 泵升至期望速度。一般工業(yè)電機(jī)并沒有這么高的啟動速度要求。同時高速時需要 提供足夠的功率，使得汽車可以高速巡航。

3）寬調(diào)速范圍：車用電機(jī)最高轉(zhuǎn)速可能是電機(jī)基速的 4 倍甚至更高。目前電 動汽車普遍只使用固定檔的齒輪組，這要求電機(jī)的調(diào)速范圍越寬越好。以特斯拉 的 Model S 基本款為例，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速能達(dá)到 18000 轉(zhuǎn)/分鐘，這對于電力電子 調(diào)速器來說是一個非常大的考驗。

4）全范圍轉(zhuǎn)換效率要求：工業(yè)電機(jī)基本都處于額定工況中運行，固定轉(zhuǎn)速、 功率、環(huán)境等。而車用電機(jī)作為汽車的唯一動力源，需要應(yīng)對汽車復(fù)雜多樣的運 行工況，對全范圍的轉(zhuǎn)換效率要求極高。

5）高安全性，任何情況下都應(yīng)確保具有高度的安全性，尤其是失效模式下可 控。

6）低噪聲：包括電磁噪聲和音頻噪聲，滿足車輛電磁兼容性和駕駛舒適性需 要。

6.2. 800V 的扁線技術(shù)路徑：厚漆膜 VS PEEK，厚漆膜性能不佳但便宜

800V 被認(rèn)為是下一代電動車必經(jīng)之路，2019 年保時捷發(fā)布全球首款 800V 車型 Taycan?，F(xiàn)代 E-GMP5、奔馳 EVA、通用第三代純電動平臺以及大眾 Trinity， 都選擇了 800V 電壓平臺。吉利 SEA浩瀚平臺、廣汽、奇瑞、上汽等車企都在規(guī) 劃 800V 的方案，800V 成為車企新一輪競爭的制高點。

800V 的核心優(yōu)勢是快充性能提升明顯。800V 電壓平臺搭配 350kW 超級充 電樁所能實現(xiàn)的充電速度，不僅比目前常見的 120kW 直流快充樁要快上很多，更 逐步接近傳統(tǒng)燃油車在加油站加油的使用體驗，尤其對于沒有家用充電樁安裝條 件、充電依賴公共充電設(shè)施的用戶來說是一大利好。Taycan 支持 800V直流快充， 最大充電功率 250kw，在 22.5 分鐘內(nèi)能從 5％充到 80％的電量。在補(bǔ)能焦慮依 舊困擾電動車發(fā)展的背景下，如何比拼補(bǔ)能速度成為新的焦點，800V在這方面具 有得天獨厚的優(yōu)勢。

800V能顯著降低高壓線束線徑，減少發(fā)熱，降低質(zhì)量，節(jié)約線束成本。電壓 等級從 400V 提高至 800V，根據(jù)最簡單的 P=UI，在輸出相同功率的情況下，800V 系統(tǒng)所傳輸?shù)碾娏骶透?，線纜線徑和重量就可以降低，節(jié)省線束的成本及安裝 空間。

800V平臺下電暈腐蝕出現(xiàn)概率增加，電暈腐蝕會對電機(jī)絕緣造成重大危害。電暈放電（coronadischarge）是指氣體介質(zhì)在不均勻電場中的局部自持放電，是 最常見的一種氣體放電形式。通常發(fā)生在在曲率半徑很小的尖端電極附近，如繞 組出槽口處、繞組絕緣層內(nèi)部等。電暈即氣隙放電，部分能量轉(zhuǎn)換為光、熱、聲、 電磁等，會造成 1）熱效應(yīng)局部溫度升高，絕緣老化等；2）機(jī)械損壞，大量帶電 離子電子和正負(fù)離子以高能量和高速度撞擊，造成絕緣層機(jī)械強(qiáng)度降低、局部 放電區(qū)域絕緣層出現(xiàn)麻點、麻坑、孔眼等絕緣失效問題；3）化學(xué)損壞，氣體局部 放電形成臭氧，臭氧化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易生成氧化氮，再與水蒸氣反應(yīng)生成硝酸， 腐蝕絕緣層。

要滿足 800V 的技術(shù)要求，主要通過兩種技術(shù)路線：1）厚漆膜工藝，2）薄 漆膜+PEEK 膜包工藝；

提升漆膜厚度是最簡單有效的途經(jīng)，漆包線的絕緣性能與漆膜厚度成正比，現(xiàn)在主流的新能源扁線的結(jié)構(gòu)是：內(nèi)層為銅扁線導(dǎo)體，根據(jù)扁線性能要求和使用 領(lǐng)域不同，銅扁線導(dǎo)體外涂設(shè)有二層或者三層絕緣漆膜，漆膜具體包括底漆層、 耐電暈漆層和面漆層。第一層為聚酯亞胺或者聚酰胺酰亞胺漆膜，第二層為耐電 暈漆膜，第三層為聚酰胺酰亞胺或者聚酰亞胺漆膜。

根據(jù)精達(dá)股份楊思偉的講話，厚漆膜工藝解決電暈腐蝕主要有以下 3 條 路線：

1）提高漆包線的局部放電起始電壓(PartialDischarge Inception Voltage， PDIV)值：使漆包線的 PDIV 值高于電機(jī)運行中的過沖電壓，保證不會因為局 部放電而發(fā)生絕緣損耗現(xiàn)象。高壓電機(jī)用的漆包線，通常采用介電常數(shù)低的 PI 漆膜，因為 PDIV 和介電常數(shù)呈反比關(guān)系，介電常越低 PDIV 值越高。另外還 可以增加漆膜厚度，從而達(dá)到提高 PDIV 值。目前精達(dá)股份可以做到雙邊膜厚 320μm，PDIV 可達(dá) 2300Vp 以上。

2）提高漆包線的耐電暈性能：過提高漆包線的耐電暈性能來增加漆膜的 壽命。它是通過延長破壞通道路徑，耐電暈層可以作為放電阻擋層，降低局部 放電漆膜侵蝕；有利于空間電荷的擴(kuò)散，抑制空間電荷的積聚。

3）兼顧 PDIV 和耐電暈性能：用 PI+P(A)I 耐電暈的涂層，這樣漆包線不 但具有耐電暈性能同時還兼具高 PDIV 的特性，目前精達(dá)股份漆膜厚度可達(dá) 320μm，常溫可以達(dá)到 2200Vp 以上。

厚漆膜工藝有以下缺陷：

1）由于漆包線生產(chǎn)方式為多道涂覆+重復(fù)烘烤，為 使漆膜達(dá)到指定的厚度，需要對原有漆包機(jī)進(jìn)行改造，將幾個機(jī)頭合并在一起才 能連續(xù)生產(chǎn)。改造后的漆包機(jī)產(chǎn)能下降，產(chǎn)品的單位能耗上升，同時排出的廢氣 也大量增加。

2）工藝繁瑣，產(chǎn)品需要經(jīng)過三十次以上的涂覆烘烤過程，行線過長， 要調(diào)整部分工藝參數(shù)：一方面，因生產(chǎn)中烘烤次數(shù)過多，易造成漆膜固化過度，損 傷漆膜，從而影響產(chǎn)品性能，產(chǎn)品偏心度也比一般產(chǎn)品大。另一方面，產(chǎn)品在生產(chǎn) 過程中漆包線多次往復(fù)經(jīng)過導(dǎo)輪，也必定會對漆層造成損傷，造成產(chǎn)品質(zhì)量下滑。

3）上述超厚型漆膜的設(shè)計是出于滿足驅(qū)動電機(jī)線圈耐高電壓和高 PDIV 的目的， 但漆膜過厚會對其他性能產(chǎn)生負(fù)面影響；包括但不局限于出現(xiàn)漆膜柔韌性下降、 驅(qū)動電機(jī)線圈繞制過程中漆膜易開裂、不能滿足某些驅(qū)動電機(jī)長期在惡劣的工作 環(huán)境(如高溫環(huán)境)下使用等狀況，從而給漆包線生產(chǎn)廠家及使用客戶帶來諸多困擾。

薄漆膜+聚醚醚酮（PEEK）被認(rèn)為是驅(qū)動電機(jī)領(lǐng)域的終極絕緣方案。塑料之 王 PEEK 具有優(yōu)良的綜合性能，在許多特殊領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料。 該塑料的耐高溫、自潤滑、耐磨損、耐電暈腐蝕和抗疲勞等特性，使之成為當(dāng)今最 熱門的高性能工程塑料之一，它主要應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、電子電氣和醫(yī) 療器械等領(lǐng)域。

PEEK 的綜合性能碾壓漆包產(chǎn)品，電機(jī)的使用環(huán)境越嚴(yán)苛，PEEK 的優(yōu)勢越明顯，PEEK的優(yōu)勢包括：1）耐高低溫，持續(xù)使用溫度達(dá)260℃，低溫可耐受-100℃； 2）化學(xué)性能極為穩(wěn)定，各種常見溶劑中只有硫酸可溶解破壞它；3）耐水、海水、 蒸汽，低滲透性，低吸濕性，長期放置在濕熱條件下仍能保持結(jié)構(gòu)及性能穩(wěn)定； 4）在熔融狀態(tài)下具有良好的流動性，凝固后具有優(yōu)異的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性， 使其可以通過擠出工藝一次性加工成型達(dá)到要求，降低了產(chǎn)品的加工難度和成本； 5）在較寬的頻率和溫度范圍內(nèi)保持良好的電氣特性，完全滿足電磁線絕緣要求； 6）無毒無污染，加工過程中產(chǎn)生的廢料可完全回收，減少成本的同時環(huán)保清潔； 7）優(yōu)異的介電強(qiáng)度，超高的 PDIV值；8）優(yōu)異的穩(wěn)定性，在長時間使用中，性能 衰減程度小。

PEEK 材料適合單層擠出，實現(xiàn)更高的功率密度。PEEK 多層擠出指的是擠 出到涂覆層之外，可顯著提高絕緣性能；單層擠出指的是直接擠出到銅線上，無 需粘接層。單層擠出可實現(xiàn)更薄的導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)更高的導(dǎo)線密度， 從 而提高驅(qū)動電機(jī)的功率密度和槽滿率。

PEEK 已經(jīng)應(yīng)用在電驅(qū)領(lǐng)域中，代表性產(chǎn)品為本田 IMMD 驅(qū)動電機(jī)，采用古 河電工提供的 HVWW 高壓線，與漆包線相比，PEEK 采用擠出工藝可以獲得更大 的壁厚和更好的同心度，帶來的就是更高的 PDIV 值和尺寸一致性。此外由于 PEEK 耐磨性能好，銅線之間預(yù)留的安裝尺寸更小，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的緊湊度，從 而提升槽滿率。

PEEK 的大規(guī)模應(yīng)用主要難點：1）專利限制，2）成本高昂

1）專利限制：PEEK 應(yīng)用的關(guān)鍵專利歸日本古河電氣工業(yè)株式會社所有。該發(fā)明提供一種抗變頻器浪涌絕緣電線，其在無損高溫下的絕緣性能的情況下可使 絕緣層厚膜化、并具有較高的局部放電起始電壓與優(yōu)異的耐熱老化特性。其中， 在導(dǎo)體 1的外周具有至少 1 層漆包燒結(jié)層 2，在漆包燒結(jié)層 2的外側(cè)具有至少 1 層擠出被覆樹脂層 3，漆包燒結(jié)層 2與擠出被覆樹脂層 3 的合計厚度為 50μm 以 上，漆包燒結(jié)層 2 的厚度為 60μm 以下，擠出被覆樹脂層 3 的厚度為 200μm 以 下，擠出被覆樹脂層3在25℃～250℃的拉伸彈性模量的最小值為100MPa以上， 將漆包燒結(jié)層 2與擠出被覆樹脂層3合在一起的絕緣層的相對介電常數(shù)在 25℃為 3.5 以下、在 250℃為 5.0 以下，漆包燒結(jié)層 2 在 250℃的相對介電常數(shù)(ε1)與 擠出被覆樹脂層 3 在 250℃的相對介電常數(shù)(ε2)的關(guān)系滿足(ε2/ε1)＞1。

擠出 被覆樹脂層為熱塑性樹脂的層，作為形成擠出被覆樹脂層的熱塑性樹脂，例如可 以擠出聚醚醚酮(PEEK)。若采用這些熱塑性樹脂，則與上述厚度、合計厚度、以及相對介電常數(shù)、相對介電常數(shù)及在 25℃～250℃的拉伸彈性模量的最小值的比 相互作用，從而局部放電起始電壓更進(jìn)一步提高，低溫下直至高溫下的機(jī)械特性 及高溫下的絕緣性能也高度地維持，而且耐熱老化特性也更進(jìn)一步提高。

中國企業(yè)也在研發(fā) PEEK 相關(guān)產(chǎn)品。2021 年 6 月 11 日精達(dá)股份的發(fā)明專利 （一種 PEEK 電磁線的加工工藝）獲得授權(quán)。該發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理而使用可 靠便捷的 PEEK 電磁線的加工工藝，其工藝控制點較少且步驟簡化程度高，無需 額外對漆包機(jī)進(jìn)行改造，同時大幅度減少了廢氣廢液的排放，降低能耗；按照該 發(fā)明所提供的漆包線生產(chǎn)工藝所加工出的 PEEK 漆包線，具備了表面硬度大、耐 刮擦、耐化學(xué)試劑、耐高溫高壓及能適應(yīng)各種惡劣工作環(huán)境工作的優(yōu)勢，能滿足 現(xiàn)有廠家及客戶對 PEEK 漆包線的生產(chǎn)加工及使用需求。

2）成本高昂：PEEK 高昂的成本是阻礙其大規(guī)模應(yīng)用的重要因素之一，PEEK 的綜合性能和優(yōu)勢碾壓其他產(chǎn)品，但同時采購成本高昂，預(yù)計未來將首先應(yīng)用在 1）使用環(huán)境惡劣，對性能要求高的車型；2）對成本敏感度低的豪華車型。

6.3. 繞組成型技術(shù)路徑： Hair-pin 占上風(fēng)，長安 iDD 混動系統(tǒng)選擇 Swinding

根據(jù)聯(lián)合電子的文章，從驅(qū)動電機(jī)定子繞組技術(shù)的發(fā)展歷程看，可以將其劃 分為第一代徑向嵌裝繞組技術(shù)與第二代軸向嵌裝繞組技術(shù)。

第一代繞組技術(shù)：徑向嵌裝繞組。徑向嵌裝繞組是指將銅導(dǎo)體繞制成型后， 沿定子鐵芯齒部的極靴口將繞組從徑向方向裝配進(jìn)鐵芯槽內(nèi)。從 1888 年開始，工 業(yè)電機(jī)上應(yīng)用的主流繞組技術(shù)均為徑向嵌裝繞組，初期繞組技術(shù)以分布式圓線徑 向嵌裝繞組為主，1942 年又逐漸衍生出集中式圓線徑向嵌裝繞組，隨后到 1995 年發(fā)展出集中式扁線繞組以及分布式波繞扁線繞組。

徑向嵌裝繞組難以適應(yīng)自動化生產(chǎn)。徑向嵌裝式繞組技術(shù)由于其鐵芯槽口極 靴形狀的結(jié)構(gòu)設(shè)計受限，會直接影響到電機(jī)的峰值/持續(xù)特性以及 NVH 性能，此 外在生產(chǎn)工藝上往往還需要手工介入調(diào)整，難以實現(xiàn)高節(jié)拍（60s 以內(nèi)）的自動化 生產(chǎn)。

第二代繞組技術(shù)：軸向嵌裝繞組。從 1958 年開始，隨著繞組技術(shù)的進(jìn)一步成 熟，第二代軸向嵌裝繞組技術(shù)開始進(jìn)入市場應(yīng)用，初期的軸向嵌裝繞組也主要應(yīng) 用在大中型工業(yè)電機(jī)中。軸向嵌裝繞組是指將半成型或者未經(jīng)預(yù)成型的扁銅線導(dǎo) 體，沿定子鐵芯的端面槽口將繞組從軸向方向裝配進(jìn)鐵芯槽內(nèi)。

軸向嵌裝繞組的第一個技術(shù)分支：Hairpin 繞組。Hairpin 繞組憑借其優(yōu)異的 功率，扭矩與效率性能迅速占領(lǐng)主流技術(shù)市場。Hairpin 繞組可以大大減少繞組嵌 裝所需的裝配預(yù)留空間和導(dǎo)體間隙，其槽滿率可以達(dá)到 70％左右。

軸向嵌裝繞組的第二個技術(shù)分支：I-Pin 繞組。I-Pin 繞組無需預(yù)成型且為單 槽裝配，可以進(jìn)一步降低繞組的裝配預(yù)留空間，其槽滿率可以達(dá)到 74％左右（以聯(lián)合電子目前已批產(chǎn)的 I-pin 產(chǎn)品為例），具有更為優(yōu)異的功率，扭矩與效率性能。 缺點是焊接工藝繁瑣，端部尺寸較大。

軸向嵌裝繞組的第三個技術(shù)分支：S-winding 繞組。S-winding 繞組具有眾多 優(yōu)勢：1）成型后兩頭端部無需焊接，端部空間尺寸更??；2）更加優(yōu)秀的 NVH性 能，減少了轉(zhuǎn)矩脈動（即隨著電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩輸出周期性增加和減少） 從而實現(xiàn)更平穩(wěn)的運行；3）更出色的冷卻效果。

2018 年博格華納憑借性 S-winding 型繞組導(dǎo)線成型技術(shù)榮膺《汽車新聞》 雜志頒發(fā)的 PACE 大獎。該方案尤其適用于安裝空間有限的 P2 混合動力汽車， S-winding 繞組比集成繞組定子短 30%左右，而扭矩密度提高了 50%以上。

2021 年 6 月長安汽車最新發(fā)布的藍(lán)鯨 iDD 混合動力系統(tǒng)采用 S-winding 繞 組。搭載該系統(tǒng)的 SUV 車型 UNI-K PHEV 的匱電油耗僅為 5L/100km，其核心零 部件藍(lán)鯨電驅(qū)變速器采用的就是 S-winding 繞組，電驅(qū)動綜合效率 90%；電機(jī)控 制器最高效率超過98.5%，電機(jī)功率密度達(dá)到10kW/kg，液壓系統(tǒng)壓力高達(dá)60bar。 官方宣稱，藍(lán)鯨 iDD 系統(tǒng)最高傳遞效率達(dá)到 97%，系統(tǒng)綜合扭矩最大可達(dá) 590 ?！っ祝俟锛铀僮羁?6 秒+，最高車速可達(dá) 200km/h。

不同技術(shù)路線對生產(chǎn)設(shè)備及工藝的影響極大，繞組生產(chǎn)步驟大致分為：插頭、 線成型、扭頭、切平、焊接等。Hair-pin 在各步驟的生產(chǎn)工藝難度適中，而 S-winding 在線成型加工步驟上難度極高，但在焊接、端部高度等方面存在優(yōu)勢。

目前的技術(shù)路線仍然以 hair-pin 工藝技術(shù)路線為主，I-pin 以聯(lián)合電子、博世 為代表，S-winding 以博格華納為代表。