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特斯拉换装国产电机,扁线趋势提速!
来源:精达股份

一、特斯拉Model3与Model Y换装国产电机,功率及扭矩提升

特斯拉 Model 3 和 Model Y 近日开始交付搭载了国产电机的车型,与此前交付的新车相比,新车型的电机功率及扭矩有所提升。相比之前,特斯拉国产电机采用了扁线技术。

受益国产电机性能优势,特斯拉Model3与Model Y功率及扭矩小幅提升。理论上,扁线电机具有:电机效率高、满槽率提升、功率密度升高、散热好、噪音小、轻量化等性能优势。国产电机版的Model 3与Model Y车型仅更换后电机。Model 3后电机最大功率从202kW提升至220kW,最大扭矩从 404Nm提升至 440Nm;Model Y后电机最大功率从180kW提升至220kW,最大扭矩从 326Nm提升至 440Nm。虽然在用户体验上区别不大,但证明了扁线电机的性能优势。

二、扁线电机优势突出,行业趋势确定

按照材料形状,电磁线可分为圆线、扁平线、异型线。圆线是最早发展的技术,目前仍是产量最大、应用最广泛的电磁线。圆线绕成线圈会形成空隙,空间利用率较低,进而电机效率和功率密度也较低。为进一步提升电机效率,扁线电机技术开始得到业界关注。

扁线电机是一种绕组技术,采用横截面为方形的电磁线。定子组件制造时,首先把绕组做成发卡状,穿进预制的定子槽;然后,在另一端将绕组扭曲、焊接,形成完整绕组。在正方形的定子的截面中,方形的铜线可以完全填满整个截面,提升铜线的利用效率。

扁线电机具有体积小,用材少,功率高,效率高,噪音少等优势,契合新能源汽车发展的需要,是未来电机行业发展的必然趋势。

优势1:体积小,功率高。相同功率,体积更小,重量减小约11%,用材更少,成本更低; 或者相同体积,槽满率(指线圈放入槽内后占用槽内空间的比例)提升,磁场更强,功率密度提升。圆线变成扁线,理论上相同空间提下,扁线电机可达70%的槽满率,填充的铜可以增加20-30%,产生更强的磁场强度,增加功率。

优势2:温度性能更好。内部空隙变少,扁线间的接触面积提升,绕组和铁心槽之间接触更好,热传导散热更好,提升电机性能。相同设计的扁铜线电机绕组温升比圆铜线电机低10%。

优势3:减少铜耗。永磁同步电机最高效率可达97%左右, 3%左右的电机损耗主要来自于铜耗、铁耗、风损等,其中铜耗占比最大,约为50%。扁线电机通过提高铜满率,能够减少40%的铜耗,降低电机损耗。

优势4:电机的平均效率将提升1%-2%,全速效率提升2-3%,扁线电机在中低转速的高效区域要大于圆线电机。

优势5:电磁噪音更低。扁线电机导线的应力比较大,刚性比较大,电枢具备更好的刚度,对电枢噪音具有抑制作用;可以取相对较小的槽口尺寸,有效降低齿槽力矩,进一步降低电机电磁噪音。

优势6:绕组的端部短,节省铜材,提升效率。传统的圆线电机为避免加工中损伤铜线,其端部通常留有较长铜线。扁线电机可以在加工的时候把端部做得小一点。与圆线电机相比减少20%的端部尺寸,进一步降低体积。

扁线电机起初用于大功率工业电机,大功率发电机组,后来延伸到车辆领域。

扁线的趋势替代在产业界中已然开启。扁线电机最先在国外车企得以应用,早在2007年雪佛兰沃蓝达就搭载了麦格纳的扁线电机。而后续丰田、日产也装配了日本电装的扁线电机。特斯拉扁线电机也已经开始量产。

目前,国内也在加速扁线技术的研究。上汽、比亚迪、北汽、长城、吉利、蔚来等整车厂都在推进使用扁线电机;方正电机、汉拿电机等电机企业也开始推出扁线产品。

目前大部分厂家采用hairpin导体结构制造扁线电机;另外一种正在研发的定子类型是wave winding,它具有没有焊点,能缩短端部高度,节省生产成本的优点。

特斯拉国产电机版本落地,带动行业扁线电机渗透率持续提升。使用扁线能提升电机效率进而提升整车续航里程,新能源车扁线电机趋势确定,自主品牌和合资品牌都在推进扁线进程。今年是扁线应用的元年,特斯拉国产电机版本的交付将加速行业扁线电机渗透过程,预计到明年年底,扁线电机在新能源新车型上的渗透率能够提升到90%左右。

三、公司为国内扁线龙头,受益行业趋势,需求驱动产能扩张

精达股份早在2015 年开始进行扁线的研究,是国内龙头。早在2015年公司就在天津工厂上马新能源汽车用精密扁线项目,凭借丰富技术和制造经验,获得了电装的订单,并于2017年量产供货。公司产品性能优越,行业内技术领先,之后客户逐步拓展至德系、美系新能源车。

21Q1公司扁线产能提升至单月600吨,受客户需求拉动,未来1-2年进入高速扩产期。预计5月底完成铜陵精达里亚扩产,7月完成天津精达里亚扩产,12月完成广东精达里亚扩产。扁线具备技术与成本的双重壁垒,核心在于成本控制。扁线在生产工艺和生产设备上的要求高于圆线。但核心壁垒在于能否把技术转化为成本优势。公司领先一年左右的技术,已经进入良率提升降本的阶段。今年是公司新能源车扁线业务的元年,未来这块业务将会高速增长。

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