性能全面碾压！扁线与圆线电机对比分析

【卡车之家 原创】在内燃机时代，我们见证了自然吸气与涡轮增压的竞争，以及机械泵与高压共轨的争论。而在新能源时代，这场争论转向了圆线电机与扁线电机。在满足人类文明发展的基础需求——获取动力的过程中，似乎总有多条道路可供选择。

今天，我们将深入探讨新能源卡车中使用的圆线电机和扁线电机之间的差异。

圆线电机和扁线电机的定义，是根据电机定子绕组所使用的铜线线材的外形是圆形还是矩形。不论是圆形还是矩形的线材，都是为了在定子铁心的嵌线槽内缠绕，利用电磁原理，通入电流后，使定子产生可控的磁场。

圆线电机，嵌线槽内是封闭空间，且线材之间必然会有间隙，这些间隙是热的不良导体，因此热量导出会变慢。如果不加以控制，温度超过180摄氏度，就会导致漆包线的绝缘层损坏。因此，在使用上，圆线电机的瞬时功率偏小。

相比之下，扁线电机的线材横截面是矩形，间隙自然很小，热量导出快。这使得它可以承受更大的瞬时功率。

扁线端部结构疏松利于散热

圆线端部密集散热困难

另外，扁线电机的绕组端部结构使线材之间呈现出疏松的孔隙，利于空气或者油液流过带走热量。而圆线电机则是一捆捆地捆扎在一起，散热困难，容易烧毁。

电机定子嵌线槽内空间有限，需要尽可能的利用。圆线电机线材之间的间隙，不仅影响散热，还难以完全利用槽内空间，导致满槽率较低。

与之相反，扁线电机线材的横截面是矩形，可以更好地嵌入槽内，充分利用空间。相较于圆线电机，扁线电机的满槽率提升了29.5%，因此可以获得更优秀的性能。

圆线电机95%效率区间

扁线电机95%效率区间

根据卡车电机制造企业法士特松正提供的万有特性曲线图所示，扁线电机相较于圆线电机，在运行效率上有明显提升。白色线条内为95%高效区，扁线电机覆盖的范围要比圆线电机大至少一倍。

圆线电机最高效率和范围

扁线电机最高效率和范围

在最高效率方面，圆线电机仅有一小块区域达到了96%，而扁线电机最高效率区不仅范围大，而且效率更是高达97.5%。简单来说，扁线电机更省电。

圆线电机定子端部铜线高度

扁线电机定子端部高度

在相同功率下，由于需要预留足够的散热冗余，圆线电机只能增大体积，使用更多的线材和铁芯。另外，由于定子端部绕组受限于成捆圆线的折弯走向，端部绕组高度整体较高。相比之下，扁线电机的散热性能好，同功率下，不需要特别多的散热冗余。并且其定子端部绕组是机械折弯，高度较低，可以缩小整个电机的体积。

电机的制造成本主要来自硅钢片和铜线这两大类原材料。由于扁线电机具有良好的散热性能，不需要过多的冗余，在相同功率下，可以比圆线电机使用更少的原材料。根据资料显示，扁线电机相比圆线电机大约可降低8.3%的制造成本。这意味着，对于用户来说，购买扁线电机的价格更低。

另外一个方面，圆线电机的绕线工艺相对简单，适合传统的手工或半自动化生产线。而扁线电机的绕线工艺相对复杂，需要使用专门的设备进行自动化生产，制造门槛较高，但可以保证优秀的质量。

额定功率指的是电机可以持续输出的功率，而瞬时功率一般指一分钟内可以输出的最大功率。电机的额定功率和峰值功率的差值，可以衡量一款电机是否先进，两者相差越小，电机越先进。因为电机的核心是散热，只要散热跟上，功率就很容易提高。由于圆线电机的散热能力较弱，其功率输出相比扁线电机要弱很多。并且圆线电机很容易因为热量导出不及时而烧毁。因此，在可靠性方面，圆线电机不如扁线电机。

在新能源卡车中，扁线电机与圆线电机的比较凸显了两者在散热能力、满槽率、效率、体积控制、制造成本和可靠性等方面的差异。扁线电机在大多数关键性能指标上都有显著的优势。特别是在散热能力和效率方面，扁线电机的优越性使其在新能源卡车中的应用更为广泛。（文/图 任海军）