電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）最近聯(lián)合電子推出了一款應(yīng)用于新能源汽車驅(qū)動(dòng)的鋁線扁線電機(jī)，據(jù)稱將首先應(yīng)用于輔驅(qū)感應(yīng)電機(jī)平臺(tái)，預(yù)計(jì)明年可進(jìn)入批產(chǎn)貨架供客戶選擇。

過(guò)去隨著銅價(jià)的不斷上漲，空調(diào)等家電已經(jīng)有部分高性價(jià)比產(chǎn)品從銅線電機(jī)切換到鋁線電機(jī)。終端廠商為了降本選擇的更低價(jià)方案，當(dāng)時(shí)引起了不小的爭(zhēng)議。類似地，汽車線束在最近幾年為了減重和降本，也從銅線轉(zhuǎn)換為鋁線，今年上半年就引發(fā)了一輪輿論風(fēng)波。

對(duì)于新能源汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，為了高效率，業(yè)界多年來(lái)仍未有應(yīng)用鋁線電機(jī)的先例。這次聯(lián)合電子推出的鋁線驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一定程度上也反映了當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈的風(fēng)向，難免令人擔(dān)憂未來(lái)新能源汽車的性能和可靠性是否會(huì)因此迎來(lái)倒退。

鋁線電機(jī)的特點(diǎn) 根據(jù)聯(lián)合電子的介紹，這次他們推出鋁線電機(jī)的主要原因是近幾年銅線的成本持續(xù)上升，而新能源汽車電機(jī)的價(jià)格持續(xù)下探，深度的降本以提供更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品成為一個(gè)重要話題。

在鋁線電機(jī)上，電機(jī)繞組從過(guò)去的銅線更換成鋁線，而鋁線的特點(diǎn)主要是三點(diǎn)：

密度低，鋁線的密度僅為銅線的約30%，相同體積下重量下降明顯，有利于實(shí)現(xiàn)電驅(qū)系統(tǒng)的輕量化；

電導(dǎo)率低，鋁線的導(dǎo)電性低于銅線，在相同的截面積及長(zhǎng)度下鋁線繞組的電阻比銅線高，發(fā)熱損耗高，聯(lián)合電子通過(guò)調(diào)整電磁設(shè)計(jì)，導(dǎo)入近槽或槽內(nèi)冷卻技術(shù)，有效降低電驅(qū)系統(tǒng)的熱負(fù)荷；

成本低，鋁線的價(jià)格通常只有銅線價(jià)格的1/3-1/2，且鋁的儲(chǔ)量豐富，具有顯著的性價(jià)比。

顯然，相比銅線，鋁線的優(yōu)點(diǎn)是密度低、成本低，但導(dǎo)電性能較差。銅線的導(dǎo)電率（以國(guó)際退火銅標(biāo)準(zhǔn) IACS 為基準(zhǔn)）高達(dá) 100%，對(duì)應(yīng)的電阻率約為0.0172Ω?mm2/m（20℃）；而鋁線的導(dǎo)電率僅為IACS 61%左右，電阻率約為 0.0283Ω?mm2/m，是銅線的1.65倍。

鋁的導(dǎo)熱系數(shù)（237W/(m?K)）也要低于銅（401W/(m?K)），帶來(lái)更大的散熱壓力。這一系列特性帶來(lái)的直接影響的是，在相同載流量、相同長(zhǎng)度的條件下，鋁線的電阻是銅線的 1.65倍，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，鋁線的電能損耗將是銅線的1.65倍。對(duì)于新能源汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)、半導(dǎo)體精密供電等對(duì)能效要求極高的場(chǎng)景，銅損的差異會(huì)直接影響產(chǎn)品的核心性能 ，例如電動(dòng)汽車的線束損耗每增加1%，續(xù)航里程可能下降0.8%-1.2%。

如何解決鋁線在牽引電機(jī)上的應(yīng)用難題？

當(dāng)然也有方法避免鋁線導(dǎo)電性能不足對(duì)系統(tǒng)性能的影響。為彌補(bǔ)導(dǎo)電性能的不足，實(shí)現(xiàn)與銅線相當(dāng)?shù)妮d流量，鋁線需增大截面積，通常鋁線的截面積需達(dá)到銅線的1.5-2倍，也就是用更粗的鋁線來(lái)降低損耗。

但在增加了截面積后，鋁依然相比同樣導(dǎo)電性能的銅線具備成本優(yōu)勢(shì)，所以業(yè)界一直在尋求鋁線替代銅線的方法。

而在實(shí)際應(yīng)用中，大功率的鋁線電機(jī)依然存在工藝上的問(wèn)題。鋁導(dǎo)體表面硬度低，在鋁桿拉絲過(guò)程中易受外界環(huán)境污染、損傷，會(huì)對(duì)漆膜的附著力造成負(fù)面影響；鋁導(dǎo)體拉伸強(qiáng)度低，導(dǎo)致其在涂漆工藝中循環(huán)涂漆次數(shù)受限，漆膜厚度上限受限；鋁線繞組成型時(shí)，從切線、成型至焊接等各工序均較銅漆包線有所差異，需要針對(duì)鋁線定子進(jìn)行相應(yīng)的工藝參數(shù)調(diào)整。

同時(shí)，對(duì)于電機(jī)繞組來(lái)說(shuō)，更粗的鋁線也意味著體積也要相應(yīng)增大，進(jìn)而影響電機(jī)的功率密度。體積增大可能限制電機(jī)的集成化設(shè)計(jì)，甚至需要重新調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)布局，這也是部分高端電機(jī)仍堅(jiān)持使用銅線的核心原因。

另一方面，銅線的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，表面形成的氧化銅薄膜質(zhì)地疏松，不會(huì)阻礙電流傳導(dǎo)，且氧化銅在干燥環(huán)境下不易進(jìn)一步腐蝕，因此銅線的抗氧化、耐腐蝕能力更強(qiáng)；鋁在空氣中極易氧化，表面形成的氧化鋁薄膜致密且絕緣，若接頭處理不當(dāng)，薄膜會(huì)持續(xù)增厚，導(dǎo)致接觸電阻增大、發(fā)熱嚴(yán)重，因此需要在鋁線接口端進(jìn)行特殊的工藝處理。

散熱方面，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)相比銅更低，為解決散熱問(wèn)題，需增加電機(jī)的散熱通道，如擴(kuò)大散熱片面積、優(yōu)化冷卻水道設(shè)計(jì)，或提升冷卻系統(tǒng)功率，如采用液冷替代風(fēng)冷。

還有可以通過(guò)添加鎂、硅、銅等元素，讓鋁合金線的柔韌性、抗氧化性與機(jī)械強(qiáng)度顯著提升，同時(shí)保留了鋁線輕量化、低成本的優(yōu)勢(shì)。在新能源汽車領(lǐng)域，鋁合金線束已逐漸替代部分純銅線束，實(shí)現(xiàn)減重與成本平衡；在儲(chǔ)能系統(tǒng)的大截面母線中，鋁合金線也開始應(yīng)用，兼顧成本與可靠性。

小結(jié)：

當(dāng)前整個(gè)產(chǎn)業(yè)仍在探索鋁線在牽引電機(jī)上的應(yīng)用，而在應(yīng)用初期，聯(lián)合電子也提到鋁線扁線電機(jī)會(huì)率先在輔驅(qū)感應(yīng)電機(jī)平臺(tái)上使用，輔驅(qū)電機(jī)的功率相對(duì)較小，在低負(fù)載下實(shí)際上反而是鋁線電機(jī)的優(yōu)勢(shì)，低負(fù)載工況鋁線電機(jī)的效率與銅線電機(jī)相差不大，所以這是鋁線電機(jī)的未來(lái)的一個(gè)核心應(yīng)用場(chǎng)景。