特斯拉、比亚迪、华为，电机定子和转子技术的全面对比：定转子拓扑、油冷系统、静音槽设计

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导语：在电动汽车（EV）领域，电机是决定其性能的核心元件之一。作为全球电动汽车行业的三大巨头，特斯拉、比亚迪和华为在电机设计和技术创新方面都是强有力的竞争者。那么，它们在电机定子和转子的设计上存在哪些差异？这些技术差异又如何影响电动汽车的性能、效率和稳定性呢？我们一起来聊聊这个话题。

• 1.1.1 槽数的影响
• 1.1.2 层叠片厚度的影响

• 1.2.1 特斯拉的定子油冷技术
• 1.2.2 华为定子油冷却
• 1.2.3 比亚迪定子油冷却

• 1.3.1 比亚迪的定子绕组技术
• 1.3.2 特斯拉的定子绕组技术
• 1.3.3 华为的定子绕组技术

• 1.4.1 槽满率与电机性能
• 1.4.2 扁平线绕组与传统圆形铜线绕组的对比

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01

1.1.1 槽数的影响

槽级数量直接影响电机的电磁性能。槽数越多，定子磁场分布和电流分布就越均匀，从而提高电机的效率。比亚迪的定子采用了72槽设计，这种设计有利于增加功率密度和稳定性。相比之下，特斯拉和华为则选择了54槽设计，这种设计更适合高速运转和低噪音要求。

1.1.2 层叠片厚度的影响

叠片的厚度会影响定子的磁损耗和效率。比亚迪采用了0.20mm的层叠片厚度，这有助于减少铁损并提高效率。而特斯拉和华为则使用了较厚的层叠片（分别为0.28mm和0.25mm），这种设计增强了机械强度，使其更适应高负载和高温工作环境。

图片来源：Lammotor

1.2 定子油冷技术

在电动汽车的电机冷却系统中，油冷技术发挥着至关重要的作用。与水冷相比，油冷因其非磁性和非导电性而具有更高的容忍度，从而更有效地提升电机的稳定性和效率。特斯拉、华为和比亚迪这三家电动车领域的领军企业，各自都研发了独特的油冷设计方案。我们来一起看看：

1.2.1 特斯拉的定子油冷技术

图片来源：Lammotor

优势是什么？

• 简化的油路设计：特斯拉的油冷设计简化了油路结构，进而减少了机壳的制造成本。

• 高效均匀的冷却效果：由于冷却油直接流入铁芯，确保了电机内部的热量能够均匀且高效地散发出去。

劣势是什么？

• 密封风险：油环与定子铁芯的组装过程中存在密封隐患，一旦密封不严，可能导致油路不稳定，进而影响冷却效果。

• 空间占用：轭部需要额外留出油孔空间，这可能会增加电机的径向尺寸，对电机的紧凑性设计构成挑战。

• 成本因素：尽管油环比油管便宜，但其成本仍然相对较高，对于成本控制严格的OEM来说，这是一个需要考虑的因素。

华为定子油冷却技术的核心在于，在定子的两端安装端板，以形成冷却液流动通道。冷却液通过端板上的喷嘴喷洒的形式，直接冷却绕组。这种设计确保了冷却液能够均匀覆盖绕组，从而提高冷却效率。

优势是什么？

• 简化的油路设计：华为定子油冷却技术的油路设计简洁明了，易于实施与维护。这不仅降低了制造成本，还提高了电机的可靠性和耐用性。

• 灵活的喷嘴设计：喷嘴的设计具有高度的灵活性，可以根据实际需要调整油雾的喷射方向和角度。这有助于优化冷却效果，确保绕组得到均匀且有效的冷却。

• 节省径向空间：由于无需在定子核心上开设油孔，华为的设计有效节省了径向空间。这为电机的其他设计元素提供了更多的空间，有助于提升电机的整体性能。

劣势是什么？

• 端板成本较高：虽然端板的设计提高了冷却效率，但其制造成本也相对较高。这在一定程度上增加了电机的制造成本，可能对价格敏感的应用场景构成挑战。

• 端部冷却可能引发热应力：端部冷却的设计虽然有效，但也可能在定子端部产生热应力。这要求在设计过程中进行充分的热分析和应力计算，以确保电机的长期稳定运行。

• 定子与壳体间配合面小：定子与壳体之间的配合面较小，可能影响扭矩的传递和热量的散发。

图片来源：Lammotor

值得注意的是，定子内部还嵌入了一个温度传感器，位于油冷通道附近。这一位置设计能够提供更准确的温度数据，因为外部温度测量对于整体热控制的效果较差。

图片来源：Lammotor

1.3 定子绕组

除了上述提到的定子结构和冷却结构外，定子绕组技术同样是影响电机性能、成本控制以及散热效果的关键因素之一。我们接着看看比亚迪、特斯拉和华为各自研发的独特的定子绕组技术，他们是如何满足不同车型和应用场景的需求的？

比亚迪采用了6层扁平线圈设计。这种结构通过增加电机的填充率，即绕组在定子槽中的占比，来显著提升电机的效率和散热性能。扁平线圈能够更好地贴合定子槽的形状，减少空隙，从而降低电阻和热量产生，提高电机的整体性能。

特斯拉则选择了10层扁平线圈设计。这种设计进一步增加了电流密度，使得电机在高功率输出应用中具有显著优势，特别适用于需要强烈加速性能的车型。通过增加线圈层数，特斯拉的电机能够在更短的时间内提供更多的电流，从而满足高性能电动车对动力和响应速度的高要求。

华为则采用了传统的圆形铜线设计。虽然这种设计的填充率不如扁平线圈高，但其制造过程相对简单，成本也更具优势。圆形铜线绕组在电机制造中更为常见，技术成熟且稳定，适用于对成本有一定要求的电动车型。华为通过优化圆形铜线的排列和散热设计，同样能够实现良好的电机性能和散热效果。

从三家不同公司的方案选择可以看出，比亚迪、特斯拉和华为在电机性能、成本控制和散热效果之间的不同技术权衡。比亚迪注重提高电机的效率和散热性能，特斯拉则追求更高的功率输出和加速性能，而华为则更注重成本控制和制造简便性。

1.4 槽满率

聊完了上述内容，最后一个需要提到的概念是：槽满率。

槽满率（Slot Fill Factor）和绕组线材的选择对于电机的功率、效率和散热性能具有重要影响。下面我们通过对比亚迪、特斯拉的扁平线绕组技术，与传统圆形铜线绕组进行对比，从槽满率视角看看孰优孰劣？

1.4.1 槽满率与电机性能...

1.4.2 扁平线绕组与传统圆形铜线绕组的对比...

聊完了定子，我们看看转子。转子作为电机的重要组成部分，其层叠结构、材料选择以及永磁体的设计都直接影响着电机的性能、效率和可靠性。下面我们对比下比亚迪、华为和特斯拉在转子技术方面的异同，并重点分析层叠厚度、永磁体类型及其固定方式等技术细节。

2.1 转子层叠结构与铁损

在转子层叠堆叠技术中，比亚迪、华为和特斯拉均采用了...

为了降低铁损，比亚迪采用了...

2.2 永磁体选择与固定方式

永磁体是永磁同步电机转子的核心部件，三家公司均在其转子中使用了永磁体。比亚迪和特斯拉采用的是...

华为则采用了...

03

下面，我们聊聊特斯拉、比亚迪和华为在转子静音槽设计与油冷系统方面的技术特点。

以上是对关于特斯拉、比亚迪、华为，电机定子和转子技术的全面对比(节选)，完整版在知识星球 [SysPro|新能源最新技术资讯(方案咨询、对标报告)] 专栏发布(全文7200字)，欢迎阅读学习，希望有所帮助！

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2024年12月23日