铝线电机来了！新能源汽车降本的重大里程碑

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近联合电子推出了一款应用于新能源汽车驱动的铝线扁线电机，据称将首先应用于辅驱感应电机平台，预计明年可进入批产货架供客户选择。
 
过去随着铜价的不断上涨，空调等家电已经有部分高性价比产品从铜线电机切换到铝线电机。终端厂商为了降本选择的更低价方案，当时引起了不小的争议。类似地，汽车线束在最近几年为了减重和降本，也从铜线转换为铝线，今年上半年就引发了一轮舆论风波。
 
对于新能源汽车的驱动电机，为了高效率，业界多年来仍未有应用铝线电机的先例。这次联合电子推出的铝线驱动电机，一定程度上也反映了当前产业链的风向，难免令人担忧未来新能源汽车的性能和可靠性是否会因此迎来倒退。
 
铝线电机的特点

根据联合电子的介绍，这次他们推出铝线电机的主要原因是近几年铜线的成本持续上升，而新能源汽车电机的价格持续下探，深度的降本以提供更具竞争力的产品成为一个重要话题。
 
在铝线电机上，电机绕组从过去的铜线更换成铝线，而铝线的特点主要是三点：
 
密度低，铝线的密度仅为铜线的约30%，相同体积下重量下降明显，有利于实现电驱系统的轻量化；
 
电导率低，铝线的导电性低于铜线，在相同的截面积及长度下铝线绕组的电阻比铜线高，发热损耗高，联合电子通过调整电磁设计，导入近槽或槽内冷却技术，有效降低电驱系统的热负荷；
 
成本低，铝线的价格通常只有铜线价格的1/3-1/2，且铝的储量丰富，具有显著的性价比。
 
显然，相比铜线，铝线的优点是密度低、成本低，但导电性能较差。铜线的导电率（以国际退火铜标准 IACS 为基准）高达 100%，对应的电阻率约为0.0172Ω・mm²/m（20℃）；而铝线的导电率仅为IACS 61%左右，电阻率约为 0.0283Ω・mm²/m，是铜线的1.65倍。
 
铝的导热系数（237W/(m・K)）也要低于铜（401W/(m・K)），带来更大的散热压力。这一系列特性带来的直接影响的是，在相同载流量、相同长度的条件下，铝线的电阻是铜线的 1.65倍，根据焦耳定律Q=I²Rt，铝线的电能损耗将是铜线的1.65倍。对于新能源汽车、储能系统、半导体精密供电等对能效要求极高的场景，铜损的差异会直接影响产品的核心性能 ，例如电动汽车的线束损耗每增加1%，续航里程可能下降0.8%-1.2%。
 
如何解决铝线在牵引电机上的应用难题？
 
当然也有方法避免铝线导电性能不足对系统性能的影响。为弥补导电性能的不足，实现与铜线相当的载流量，铝线需增大截面积，通常铝线的截面积需达到铜线的1.5-2倍，也就是用更粗的铝线来降低损耗。
 
但在增加了截面积后，铝依然相比同样导电性能的铜线具备成本优势，所以业界一直在寻求铝线替代铜线的方法。
 
而在实际应用中，大功率的铝线电机依然存在工艺上的问题。铝导体表面硬度低，在铝杆拉丝过程中易受外界环境污染、损伤，会对漆膜的附着力造成负面影响；铝导体拉伸强度低，导致其在涂漆工艺中循环涂漆次数受限，漆膜厚度上限受限；铝线绕组成型时，从切线、成型至焊接等各工序均较铜漆包线有所差异，需要针对铝线定子进行相应的工艺参数调整。
 
同时，对于电机绕组来说，更粗的铝线也意味着体积也要相应增大，进而影响电机的功率密度。体积增大可能限制电机的集成化设计，甚至需要重新调整动力系统布局，这也是部分高端电机仍坚持使用铜线的核心原因。
 
另一方面，铜线的化学性质相对稳定，表面形成的氧化铜薄膜质地疏松，不会阻碍电流传导，且氧化铜在干燥环境下不易进一步腐蚀，因此铜线的抗氧化、耐腐蚀能力更强；铝在空气中极易氧化，表面形成的氧化铝薄膜致密且绝缘，若接头处理不当，薄膜会持续增厚，导致接触电阻增大、发热严重，因此需要在铝线接口端进行特殊的工艺处理。
 
散热方面，铝的导热系数相比铜更低，为解决散热问题，需增加电机的散热通道，如扩大散热片面积、优化冷却水道设计，或提升冷却系统功率，如采用液冷替代风冷。
 
还有可以通过添加镁、硅、铜等元素，让铝合金线的柔韧性、抗氧化性与机械强度显著提升，同时保留了铝线轻量化、低成本的优势。在新能源汽车领域，铝合金线束已逐渐替代部分纯铜线束，实现减重与成本平衡；在储能系统的大截面母线中，铝合金线也开始应用，兼顾成本与可靠性。
 
小结：
 
当前整个产业仍在探索铝线在牵引电机上的应用，而在应用初期，联合电子也提到铝线扁线电机会率先在辅驱感应电机平台上使用，辅驱电机的功率相对较小，在低负载下实际上反而是铝线电机的优势，低负载工况铝线电机的效率与铜线电机相差不大，所以这是铝线电机的未来的一个核心应用场景。