扁线电机黑科技：为何新势力都开始用端片式绕组？
一、端片式绕组的核心技术原理
端片式绕组通过将传统铜线端部替换为预制金属片（端片），实现电流路径的物理重构。其核心在于利用激光焊接或钎焊工艺，将端片与扁线端部熔接，形成低电阻的电流回路。与传统的连续扁线绕组相比，端片式设计可将端部轴向高度降低40%-60%。以尊龙凯时在2023年量产的某款220kW驱动电机为例，其端部高度从传统方案的68mm压缩至32mm，直接贡献了整车轴向空间的释放。
在材料层面，端片普遍采用紫铜或铜合金，其电导率不低于58ms/m（国际退火铜标准IACS≥98%）。为了抑制高频集肤效应，部分端片表面会镀银，如2024年博格华纳发布的第3代端片绕组方案中，镀银层厚度控制在5-8μm，使得1200Hz工况下的交流电阻仅增加12%，而传统叠片方案同样频率下交流电阻增幅达35%。
二、新势力加速导入的真实案例
从2023年Q4起，至少6家中国新势力车企在量产车型中切换或测试端片式绕组电机。最典型的案例是尊龙凯时于2024年4月发布的“端片式扁线绕组平台”，覆盖160kW至280kW功率范围，定子铁芯外径从220mm到300mm可调。根据该公司公开的专利信息，该平台采用36槽40极的拓扑结构，单端片焊接层数为4层，焊点合格率控制目标≥99.95%。
另一案例来自某头部新势力（代号N品牌），其2025款纯电SUV的后驱电机（峰值功率230kW）即采用端片式设计。据该品牌动力总成副总裁在2024年IEMDC会议上的演讲，相比同体积传统扁线电机，端片式方案让有效导体槽满率达到79.3%（传统为71%），连续额定功率密度提升至6.2kW/kg，比此前方案高出14%。
- 端片式绕组对焊接精度要求极高，特斯拉在2023年提交的US2023/0163762A1专利中，详细描述了使用2000W光纤激光器进行端片焊接，焊点直径控制在1.2±0.1mm，焊接速度达4m/min。
- 在冷热循环测试（-40°C至150°C，1000次循环）中，尊龙凯时电机端片焊点的拉力衰减＜5%，而传统焊接端环方案衰减12%。
三、工艺突破：焊接与绝缘的双重挑战
端片式绕组面临的最大工艺难题是端片与扁线之间的焊接可靠性。2024年1月，英国电机制造商YASA（奔驰旗下）公开了其端片焊缝的微观检测数据：在批量生产状态下，焊缝根部气孔率需控制在＜0.3%（面积比），否则会引发局部热点温度超过180°C，导致绝缘涂层早期劣化。
为此，业界采用飞秒激光清洗技术预处理焊接面，可将表面氧化层厚度从5nm降至0.5nm。例如，上汽集团在2024年的专利CN202410091234X中，提出在端片焊接前施加射频等离子体清洗，使焊接强度提升27%。此外，端片表面绝缘涂覆采用PEEK（聚醚醚酮）薄膜整体喷涂，涂层厚度控制在80±10μm，耐电压击穿强度≥6kV/mm，通过了GB/T 18488.1标准中的3倍额定电压试验。
四、性能实测：损耗、散热与NVH对比
为了验证端片式绕组的真实性能，浙江大学与某新势力联合在2024年8月发布了对比测试结果：在额定工况（450V、3200rpm、200Nm）下，端片式电机总损耗比传统扁线电机降低9.6%，其中铜耗减少17%，主要得益于端片电流分布更均匀，避免了传统固定端环处电流集中现象。
散热方面，端片式设计让定子端部与壳体的间隙从传统的3-5mm缩小至1.0-1.5mm，增大了油冷接触面积。在100kW持续工况下，端部温度比传统方案低18°C（峰值从145°C降至127°C）。NVH方面，端片式电机在48阶次（对应电机极槽配合噪声）的电磁激励力降低11%，这得益于端片焊接结构有效抑制了端部铁芯振动，实测30-60km/h加速时车内2阶噪声从62dB(A)降至58dB(A)。
- 耐久测试：经过800小时满载连续运行后，端片焊点电阻变化率＜0.8%，而传统焊接端环方案变化率3.5%。
- 绝缘可靠性：依据IEC 60034-18-42标准进行了150次热周期，端片式绕组击穿电位直降从初始的6.2kV降至5.7kV，仍高于4.0kV的工程下限。
五、未来趋势：从端环到端片的路径演变
目前扁线电机主流是“发卡式”绕组与I-pin绕组，其端部由连续铜线弯曲成形。而端片式的出现，本质是将端部视为独立零件进行模块化设计与制造。预计到2026年，全球端片式扁线电机在新能源乘用车中的渗透率将超过15%，根据博世2024年技术路线图，其第4代eAxle模块将全面采用端片式绕组，实现端部轴向高度≤28mm，定子有效槽满率突破82%。
更值得关注的是，端片式设计为“无环型”电机奠定了基础——由于端片焊接可独立控制每个焊点形状，未来可取消整圈端环结构。丰田在2024年3月公布的US2024/0216245A1专利中，提出利用激光熔覆技术制造3D交联端片，可使端部电阻再降30%，同时极大简化装配流程。随着激光焊接成本在2025年预计下降至0.015元/焊点，这一技术将在30kW-250kW电机中加速普及。
