新能源汽车的动力角逐，本质是驱动电机的技术博弈！定子绕组从传统径向到轴向的跨越式发展，Hair-pin、I-pin 等技术路线百家争鸣。与此同时，高转速、低成本等难题横亘在前，电机材料与工艺该如何破局？一起探寻驱动电机技术的演进与突围之路。

新能源汽车驱动电机

定子绕组技术的发展与创新

随着新能源汽车行业的快速发展，驱动电机定子绕组技术经历了从传统径向嵌装到现代轴向嵌装的变革。目前，轴向嵌装绕组技术已成为主流，其中Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四种技术路线各具优势，推动了新能源汽车电机性能的不断提升。

01绕组技术发展历程

第一代：径向嵌装绕组技术

径向嵌装绕组是将铜导体绕制成型后，沿定子铁芯齿部的极靴口装配进铁芯槽内。早期以分布式圆线径向嵌装为主，1942年发展出集中式圆线径向嵌装，1995年进一步发展为集中式扁线绕组和分布式波绕扁线绕组。这种技术受限于铁芯槽口极靴形状，影响电机的峰值/持续特性及NVH性能，且生产工艺难以实现高节拍自动化生产。

第二代：轴向嵌装绕组技术

从1958年开始，轴向嵌装绕组技术进入市场应用。该技术将扁铜线导体沿定子铁芯端面槽口装配进铁芯槽内，具有更高的自动化生产潜力和更好的性能表现。目前，轴向嵌装绕组技术主要有Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四种技术路线。

02主流轴向嵌装绕组技术对比

Hair-pin绕组：Hair-pin绕组是目前的主流技术，槽满率可达70%，具有电磁设计灵活、产品设计与制造均衡度好的优势。其绕组嵌装所需的装配预留空间和导体间隙小，适合大规模自动化生产。

I-pin绕组：目前以联合电子、博世为代表。I-pin绕组无需预成型且为单槽装配，槽满率可达74%，功率、扭矩与效率性能优异。其制造难度低，但焊接工艺繁琐，端部高度较大，装配复杂度较高。

S-winding绕组：目前以博格华纳为代表。S-winding绕组成型后两头端部无需焊接，端部空间尺寸更小，具有更优秀的NVH性能和冷却效果。其扭矩密度高，结构紧凑，功率密度可达10kW/kg。然而，制造难度大，电磁设计灵活度低，对扁线要求高，加工成本也较高。

X-pin绕组：目前以联合电子和博格华纳为代表。X-pin绕组被认为是未来可能冲击现有技术的新兴技术，端部高度显著降低（如博格华纳的X-pin产品端部高度仅为17mm），焊接工艺和焊点设计先进，静态电性能参数优异。但目前仍面临焊接、爬电距离等问题，应用场景受限，预计2024年实现量产。

03总结

新能源汽车驱动电机定子绕组技术从传统的径向嵌装发展到现代的轴向嵌装，Hair-pin、I-pin、S-winding和X-pin四种技术路线各具优势。随着技术的不断进步，X-pin绕组有望成为未来的发展方向。同时，冷却技术的创新也为电机性能的提升提供了重要支撑。这些技术的不断发展将推动新能源汽车电机向更高功率密度、更高效率和更小体积的方向迈进。

驱动电机（定转子）核心零部件

技术挑战与发展趋势

驱动电机作为新能源汽车的核心部件，面临着高转速、高效率、低材料成本、长寿命和短轴向尺寸等多方面的技术挑战。本文将从这些关键趋势出发，分析当前的技术现状、面临的困难及行业期待。

01高转速需求趋势

现状及趋势：新能源汽车驱动电机的高转速化是重要发展趋势。比亚迪于2024年批产应用最高工作转速超过23000rpm，小米计划在2025年推出超过27000rpm的电机，预计到2028年电机最高工作转速将突破30000rpm。

面临的挑战：

1）离心应力问题：高速旋转时，电机转子内部的离心应力需要通过经济手段克服。 2）铁损和交流损耗：高转速导致电流频率增加，铁损和交流损耗显著上升，影响电机效率。 行业期待：

2）高强度硅钢材料：开发更高强度的硅钢材料和新型转子结构，以应对离心应力。 2）低损耗材料：研制更低铁损的软磁材料和更低交流损耗的扁线电机结构。

02高效率需求趋势

现状及趋势：电机效率已成为整车技术竞争的关键指标。特斯拉Model Y的百公里电耗达到12.7kWh/100km。华为和小米均宣称其电机最高工作效率已超过98%，部分企业计划在2030年推出最高效率超过99%的驱动电机。

面临的挑战：在成本控制和轻量化的要求下，电机效率的提升受限于材料和工艺的发展，特别是铜损和铁损的降低。

行业期待：

1）高导磁能力材料：研制更高导磁能力且更低损耗的硅钢材料。

2）新型导电材料：开发能够提高直流导电能力的新型导电材料或降低交流损耗的新工艺。 3）冷却措施：提供更好的冷却措施以降低导线温度。

03低材料成本目标趋势

现状及趋势：自2023年以来，整车价格战打响，动力总成面临巨大价格挑战。电机产品需要在高性能的同时降低成本。

面临的挑战：电机材料成本占总成本的80%以上，主要材料为金属，成本难以因量大而显著下降。 行业期待：

1）新型磁钢加工工艺：在维持性能不变的情况下，降低贵金属的应用。

2）新型冲压工艺：提高材料利用率，降低电机成本。

3）新型绝缘结构：改善绝缘材料的导热能力，提高功率密度。

04长寿命要求趋势

现状及趋势：汽车行业竞争激烈，长寿命质保成为售后服务的重要部分。2024年，电动商用车驱动电机的质保寿命已提高到40万公里，预计到2026年部分卡车驱动电机的质保寿命将超过60万公里。 面临的挑战：电机寿命主要取决于绝缘材料的工作温度、电源特性和绝缘空间尺寸。随着成本要求的提高，电机工作温度和电控PWM频率增加，不利于绝缘寿命的提高。

行业期待：研制新型低放电绝缘材料，具备更高PDIV值、机械强度和耐温性，同时简化应用工艺。

05短轴向尺寸趋势

现状及趋势：2024年，比亚迪、奇瑞、吉利等车企推出带原地掉头功能的高端车型，轮边驱动要求电机具有更短的轴向尺寸。预计到2026年，短绕组端部的扁线焊接工艺和设计将逐步成为市场主流。

面临的挑战：

1）专利壁垒：双短距绕组设计需要避开丰田的技术专利壁垒。

2）焊接工艺：X-pin或Mini-pin焊接需要突破精密扭头工艺和激光焊接工艺，提高产品合格率。

06主要原材料的发展趋势

电机铁芯材料：当前，电机铁芯材料主要采用无取向硅钢材料。未来，转子用材将向高强、超高强度（500MPa、600MPa、750MPa、900MPa）发展，定子用材可能采用性能更优异的取向硅钢。

磁钢材料：钕铁硼作为主流磁钢材料，未来将朝着提高磁性能、降低成本的方向发展。研究方向包括低重稀土或无重稀土磁石的开发，以及高丰度廉价稀土的应用。

漆包线材料：随着高压、油冷技术的发展，漆包线材料将向高压、耐电晕、耐油水、低交流损耗方向发展。未来，利兹线、换位导线等特殊导体结构将成为解决高速电机交流损耗的有效方案。

新能源汽车驱动电机的发展面临着多方面的技术挑战，但同时也带来了巨大的创新机遇。通过材料升级、工艺改进和结构优化，行业有望在高转速、高效率、低材料成本、长寿命和短轴向尺寸等方面取得突破，推动新能源汽车技术的持续进步。