新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)研究：市場(chǎng)空間、發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)鏈拆解

新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)研究：市場(chǎng)空間、發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)鏈拆解1行業(yè)概況：永磁同步電機(jī)主導(dǎo)，2025年市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到385億元新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)基于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，將電池中的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)新能源汽車(chē)行駛，是決定新能源汽車(chē)動(dòng)力性能的核心零部件之一。主流的交流驅(qū)動(dòng)電機(jī)利用定子（通常是硅鋼片搭配銅線(xiàn)圈，固定不動(dòng)）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子（通常由電磁鐵、永磁體或硅鋼片制成，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)）形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要零件通常包括轉(zhuǎn)子、定子、線(xiàn)束、殼體、端蓋等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要零部件中，價(jià)值量最高的是定子/繞組/軸承/轉(zhuǎn)子，成本占比分別為19%/17%/12%/11%。按照電機(jī)的工作電源劃分，可將電機(jī)劃分為直流電機(jī)和交流電機(jī)。交流電機(jī)中，按照定子和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速一致性劃分，又可區(qū)分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。當(dāng)前新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)中較為常見(jiàn)的是交流電機(jī)中的永磁同步電機(jī)與鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)，其中永磁同步電機(jī)在國(guó)內(nèi)最為流行。上游金屬原材料的供應(yīng)商多為大型上市公司，包括生產(chǎn)永磁體的金力永磁、正海磁材等；中游生產(chǎn)定子轉(zhuǎn)子等零部件的供應(yīng)商多為非上市公司，包括常州金茂、展翔模具、浙江寶捷等，上市公司包括隆盛科技、長(zhǎng)鷹信質(zhì)；下游生產(chǎn)電機(jī)總成的企業(yè)主要可分為三大類(lèi)，整車(chē)廠(chǎng)包括特斯拉、比亞迪等，電機(jī)廠(chǎng)包括精進(jìn)電動(dòng)、方正電機(jī)等，傳統(tǒng)Tier1供應(yīng)商包括博世、大陸、麥格納等。驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的供應(yīng)商則主要有豪森股份、克來(lái)機(jī)電、巨一科技、銘納陽(yáng)等。發(fā)展簡(jiǎn)史：從直流電機(jī)到交流電機(jī)由于早期人們對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用尚不成熟（直流電機(jī)的磁場(chǎng)通常是不變的，而交流電機(jī)的磁場(chǎng)通常是旋轉(zhuǎn)的），且當(dāng)時(shí)電能的主要用途電鍍、電解、電照明等均使用直流電，很多人誤認(rèn)為交流電沒(méi)有實(shí)際用途（以發(fā)明家愛(ài)迪生為代表），因此早期的電機(jī)以直流電機(jī)為主，采用電池供電。首個(gè)電機(jī)：1820年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)電流在磁場(chǎng)中受機(jī)械力的作用，即電流的磁效應(yīng)。1821年，法拉第在玻璃杯中裝入水銀，通過(guò)永磁體和通電導(dǎo)線(xiàn)之間的相互作用，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)線(xiàn)繞永磁體旋轉(zhuǎn)，成功發(fā)明了歷史上第一臺(tái)電機(jī)。在該裝置中，導(dǎo)線(xiàn)相當(dāng)于轉(zhuǎn)子，永磁體相當(dāng)于定子。首個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)：1833年，英國(guó)倫敦大學(xué)的里奇發(fā)明了一種旋轉(zhuǎn)電磁針。磁針上繞有線(xiàn)圈，線(xiàn)圈兩端浸入環(huán)形水銀槽內(nèi)。接通電池后，受地磁場(chǎng)作用，磁針偏向南北方向，再改變電流方向，使磁針繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。里奇電動(dòng)機(jī)是現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的雛形，磁針相當(dāng)于轉(zhuǎn)子，地磁場(chǎng)相當(dāng)于定子，水銀槽則扮演了換向器的角色。首個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)：1834年7月，達(dá)文波特用自制的直流旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)了一個(gè)直徑7英寸的輪子，以30r/min的速度前進(jìn)。該電機(jī)配備了4個(gè)電磁鐵，2個(gè)裝在輪子上，另外兩個(gè)靜止。利用輪子上的電磁鐵與靜止電磁鐵之間的吸力，推動(dòng)輪子前進(jìn)。達(dá)文波特電機(jī)是人類(lèi)首次以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的嘗試，開(kāi)電機(jī)應(yīng)用之先河。1837年2月，達(dá)文波特的電機(jī)發(fā)明成功申請(qǐng)到美國(guó)專(zhuān)利局的132號(hào)專(zhuān)利，成為歷史上第一個(gè)電動(dòng)機(jī)專(zhuān)利。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)理論是交流電機(jī)的理論基石之一：1825年，法國(guó)科學(xué)家阿拉果在一個(gè)懸掛的永磁針下面放置了一個(gè)銅盤(pán)，轉(zhuǎn)動(dòng)銅盤(pán)，發(fā)現(xiàn)永磁針也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象成為阿拉果旋轉(zhuǎn)。阿拉果圓盤(pán)實(shí)驗(yàn)是世界上首次采用機(jī)械方法而獲得旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)。交流電機(jī)誕生：1885年3月，意大利物理學(xué)家費(fèi)拉里斯受光學(xué)中兩個(gè)簡(jiǎn)諧振動(dòng)波合成一束偏振光的現(xiàn)象啟發(fā)，提出同一頻率的兩個(gè)交變磁場(chǎng)，如空間相位相差90°，則兩個(gè)磁場(chǎng)之間的空間將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的、運(yùn)動(dòng)的磁場(chǎng)，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。他利用4只螺線(xiàn)管、1臺(tái)西門(mén)子單相交流發(fā)電機(jī)和1個(gè)銅圓筒制成了最早的兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（即交流異步感應(yīng)電機(jī)）。首個(gè)電驅(qū)機(jī)車(chē)：1846年，美國(guó)物理學(xué)教授佩奇制成一臺(tái)外觀(guān)類(lèi)似蒸汽機(jī)的往復(fù)式電動(dòng)機(jī)，該裝置包括2個(gè)空心線(xiàn)圈、2個(gè)能在空心線(xiàn)圈中自由運(yùn)動(dòng)的軟鐵棒和1個(gè)換向器。通過(guò)給2個(gè)空心線(xiàn)圈輪流通電來(lái)實(shí)現(xiàn)軟鐵棒的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1851年4月，佩奇制成了首臺(tái)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)車(chē)，在39分鐘內(nèi)跑完了5.25英里的試驗(yàn)路程。斯拉橫空出世：1885年，美籍克羅地亞科學(xué)家特斯拉成立特斯拉研究所，進(jìn)行交流電機(jī)及交流電的應(yīng)用研究工作。1887年，特斯拉電氣公司成立，特斯拉的兩相同步發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)以及帶短路相繞組的兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)申請(qǐng)美國(guó)專(zhuān)利（1888年5月獲得專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)No.382280）。1888年7月，美國(guó)西屋公司以20萬(wàn)美元外加每生產(chǎn)1馬力電機(jī)增加1美元的條件購(gòu)買(mǎi)了特斯拉的全部專(zhuān)利，包括兩相同步發(fā)電機(jī)、兩相同步電動(dòng)機(jī)、兩相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、單相電動(dòng)機(jī)的分相啟動(dòng)、兩相4線(xiàn)配電系統(tǒng)等。性能需求：效率高，轉(zhuǎn)矩大，散熱強(qiáng)新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是工業(yè)電機(jī)的一種，原理（電磁感應(yīng)）、分析方法（普通電磁分析方法）、計(jì)算工具（有限元軟件）、電磁方程（麥克斯韋方程組）等都與普通工業(yè)電機(jī)一致，分類(lèi)方法與控制方法也沒(méi)有根本性的區(qū)別。但是，由于車(chē)載的特殊環(huán)境，新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在性能方面的特殊需求主要體現(xiàn)在功率密度高、調(diào)速范圍寬、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、高效區(qū)間廣、散熱需求強(qiáng)。1）功率密度高：車(chē)載驅(qū)動(dòng)電機(jī)有嚴(yán)格的體積要求、重量要求和功率要求。大部分工業(yè)場(chǎng)景空間巨大，以滿(mǎn)足工業(yè)需求為第一目的，電機(jī)的體積限制并不突出。但是在新能源汽車(chē)上，電機(jī)的尺寸和重量直接影響汽車(chē)的動(dòng)力性能和駕駛體驗(yàn)，電機(jī)設(shè)計(jì)的方向與難點(diǎn)在于體積小、質(zhì)量輕、功率大，盡可能提高功率重量密度和功率體積密度。2）調(diào)速范圍寬：廣闊的調(diào)速范圍可以幫助新能源汽車(chē)省掉多擋變速箱，只使用固定檔的齒輪組，有效降低成本。因此，新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的調(diào)速范圍越寬越好，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)到基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速的4倍以上。特斯拉

ModelS基本款的電機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)18000轉(zhuǎn)/分鐘，比亞迪

E平臺(tái)3.0的電機(jī)最高轉(zhuǎn)速超過(guò)17000轉(zhuǎn)/分鐘。3）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大：由于汽車(chē)強(qiáng)調(diào)百公里加速等性能指標(biāo)，新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在起動(dòng)或低速時(shí)要求超高轉(zhuǎn)矩，將汽車(chē)速度以最快的方式泵升至期望速度。一般工業(yè)電機(jī)對(duì)起動(dòng)速度并沒(méi)有這么高的要求。4）高效區(qū)間廣：新能源汽車(chē)，尤其是純電動(dòng)汽車(chē)，不像電力機(jī)車(chē)由受電弓供電，而由車(chē)載電池包供電，電機(jī)效率直接影響續(xù)航里程，所以對(duì)于電機(jī)的效率要求很高。新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)需要擁有盡可能廣的高效率運(yùn)行區(qū)間。正常路況下汽車(chē)不會(huì)頻繁起動(dòng)，也不會(huì)持續(xù)超高速運(yùn)行，更多的是在勻速行駛中進(jìn)行加速或減速動(dòng)作，因此中間部分的運(yùn)行效率就尤其重要。5）散熱需求強(qiáng)：由于新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)功率密度的高要求，散熱問(wèn)題也隨之而來(lái)。1臺(tái)150KW的傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)總成，體積大概在409L。峰值功率150KW的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)總成，體積只有82L，大約只有傳統(tǒng)動(dòng)力總成的20%。小體積內(nèi)的高功率，導(dǎo)致散熱、機(jī)械振動(dòng)、電磁兼容、NVH嘯叫等問(wèn)題。電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率大約在90%以上，峰值效率大約在95%左右，平均能量損耗大約10%，這10%的能量損耗多以發(fā)熱的形式體現(xiàn)，因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)的散熱需求較強(qiáng)。技術(shù)路徑：永磁同步電機(jī)的裝車(chē)占比達(dá)94%早期新能源汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)多采用直流電機(jī)，一方面是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)具有控制策略簡(jiǎn)單、調(diào)速性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，另一方面是由于交流電機(jī)的控制技術(shù)復(fù)雜、成本較高。直流電機(jī)的速度正比于電壓，易于控制；而交流電機(jī)的速度正比于頻率及磁極數(shù)，控制技術(shù)要求較高。但是，直流電機(jī)存在一些固有缺陷，在交流電機(jī)的技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)步后，直流電機(jī)目前已處于被淘汰的邊緣。1）有刷直流電機(jī)：電刷在有刷直流電機(jī)中起電流換向的作用。在實(shí)際使用中，電刷磨損很快，經(jīng)常需要維護(hù)，同時(shí)換向火花限制了電機(jī)的高速運(yùn)行，對(duì)電機(jī)的穩(wěn)定性和安全性也構(gòu)成了威脅，這些問(wèn)題都難以克服。2）無(wú)刷直流電機(jī)：無(wú)刷直流電機(jī)的電壓波形和電流波形是矩形波或梯形波，伴隨著較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，在汽車(chē)行駛中有明顯頓挫感，對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)構(gòu)成負(fù)面影響。交流電機(jī)的波形則通常是正弦波，轉(zhuǎn)矩更加平順，振動(dòng)問(wèn)題較小。交流電機(jī)中最常見(jiàn)的三種是永磁同步電機(jī)、感應(yīng)異步電機(jī)和同步磁阻電機(jī)。交流電機(jī)的定子基本相同，主要區(qū)別在轉(zhuǎn)子。定子主要由鐵心、線(xiàn)圈組成；定子鐵心由硅鋼片疊壓而成；漆包線(xiàn)繞制成線(xiàn)圈，嵌入鐵心槽內(nèi)，再進(jìn)行絕緣處理；將絕緣處理后的鐵心套入機(jī)殼得到定子。定子繞組接入交流電源（通常是三相交流電，三相交流電與空間角度120°的線(xiàn)圈相結(jié)合，它們的合成磁場(chǎng)就像是一個(gè)強(qiáng)度均勻的磁場(chǎng)在旋轉(zhuǎn)），形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，拉動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由鐵心、磁鋼、軸壓裝而成，其中磁鋼提供電機(jī)磁通，對(duì)電機(jī)性能影響最大，通常由稀土釹鐵硼經(jīng)粉末冶金法制成。早期的電機(jī)中永磁電機(jī)非常少見(jiàn)，主要是因?yàn)槿狈Υ判宰銐驈?qiáng)大的永磁體。1982年，住友特殊金屬的佐川真人發(fā)現(xiàn)釹磁鐵。這種磁鐵的磁能積大于釤鈷磁鐵，是當(dāng)時(shí)全世界磁能積最大的物質(zhì)。后來(lái)，住友特殊金屬成功發(fā)展粉末冶金法，通用汽車(chē)公司成功發(fā)展旋噴熔煉法，能夠制備釹鐵硼磁鐵。這種磁鐵是現(xiàn)今磁性?xún)H次于絕對(duì)零度鈥磁鐵的永久磁鐵，也是最常使用的稀土磁鐵。優(yōu)點(diǎn)是高抗退磁性、高性?xún)r(jià)比，其缺點(diǎn)是溫度依賴(lài)性比較強(qiáng)，耐腐蝕性能比較弱，需適當(dāng)涂層或電鍍處理。為了提高釹鐵硼的耐溫性和矯頑力，磁體生產(chǎn)商通常會(huì)在配方中加入金屬鏑，進(jìn)一步推高了制造成本。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速保持同步。它的工作流程是，定子繞組接通交流電，產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，永磁體轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)受定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)而跟著旋轉(zhuǎn)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)、輸出動(dòng)力。永磁同步電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在于，功率密度高、運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊、轉(zhuǎn)矩大且平順、調(diào)速性能好。1）功率密度高：永磁同步電機(jī)的釹鐵硼磁性材料具備優(yōu)秀的磁力性能，在充磁后不用增加外部能量，可構(gòu)建較強(qiáng)磁場(chǎng)，同時(shí)磁場(chǎng)具有永久特點(diǎn)，無(wú)需額外電路進(jìn)行勵(lì)磁（即給導(dǎo)體通電產(chǎn)生磁場(chǎng)），得以維持較小的體積和較輕的重量。在額定功率下，同樣散熱條件和絕緣材料的永磁同步電機(jī)的功率密度通常比感應(yīng)異步電機(jī)的功率密度大2倍以上。2）運(yùn)行效率高：受益于轉(zhuǎn)子中的永磁體，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子通常無(wú)需通電（部分自啟動(dòng)工況或渦流損耗除外），可減少相關(guān)的能量損耗，效率較高。3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊：永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)不設(shè)置勵(lì)磁電源結(jié)構(gòu)以及勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)，降低相關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，相關(guān)構(gòu)成較為緊密，保證永磁同步驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加具有可靠性。豐田普銳斯搭載的第四代永磁同步電機(jī)相較于第三代，定子直徑下降了20%，整體結(jié)構(gòu)更緊湊，體積更小。4）轉(zhuǎn)矩大且平順：在額定電流范圍內(nèi)，提高電流即可快速提高永磁同步電機(jī)的扭矩。此外，三相交流電在定子中形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也較為穩(wěn)定，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小。尤其在低速大轉(zhuǎn)矩工況下（對(duì)應(yīng)新能源汽車(chē)起步加速階段），永磁同步電機(jī)相較于異步感應(yīng)電機(jī)擁有突出優(yōu)勢(shì)。5）調(diào)速性能好：永磁同步電機(jī)的電、磁和力的關(guān)系相較于感應(yīng)異步電機(jī)更加簡(jiǎn)單，更易于調(diào)速和控制。異步電機(jī)的狀態(tài)方程是四階的，轉(zhuǎn)子與定子的方程耦合（轉(zhuǎn)子內(nèi)的電流是由定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生）；永磁同步電機(jī)的狀態(tài)方程是二階的，永磁體的磁場(chǎng)是獨(dú)立存在的，在低速和高速（高于額定轉(zhuǎn)速）的工況下控制難度都顯著低于感應(yīng)異步電機(jī)。永磁同步電機(jī)的主要劣勢(shì)在于弱磁控制問(wèn)題、反電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題、高溫振動(dòng)環(huán)境下的退磁問(wèn)題、自啟動(dòng)問(wèn)題以及成本問(wèn)題。1）弱磁控制問(wèn)題：根據(jù)基礎(chǔ)繞組電壓公式VRd/dti，由于電源所能提供的電壓V有限，在電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定水平后，想要繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，就需要進(jìn)行弱磁控制，削弱電感。這一過(guò)程反映在電機(jī)的調(diào)速曲線(xiàn)上，就是從恒轉(zhuǎn)矩區(qū)進(jìn)入恒功率區(qū)。由于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)是由永磁體提供的，弱磁控制就需要消耗額外的電流來(lái)反向抵消部分轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，降低了高轉(zhuǎn)速工況下的運(yùn)行效率，給電源和變頻器帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)。2）反電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題：永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子線(xiàn)圈對(duì)轉(zhuǎn)子中的永磁體磁場(chǎng)做磁感線(xiàn)切割運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，而且這種感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與原線(xiàn)圈電壓的方向相反，故稱(chēng)反電動(dòng)勢(shì)。反電動(dòng)勢(shì)會(huì)抵消輸入定子的驅(qū)動(dòng)電壓，造成高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)需要給電機(jī)輸入更高的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)，高壓驅(qū)動(dòng)會(huì)造成更大的渦流損耗，引發(fā)電機(jī)高溫，對(duì)定子線(xiàn)圈和轉(zhuǎn)子永磁體造成損害。轉(zhuǎn)速越快，效率越低。在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，永磁同步電機(jī)越來(lái)越像一臺(tái)發(fā)電機(jī)。3）高溫振動(dòng)環(huán)境下的退磁問(wèn)題：常用的永磁體釹鐵硼雖然性能出色，但是在高溫、振動(dòng)以及強(qiáng)外部磁場(chǎng)的環(huán)境下容易發(fā)生退磁。除定子繞組通電產(chǎn)生的熱量外，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子雖然不通電，仍然會(huì)由于離心力、渦流損耗等原因發(fā)熱。渦流損耗是指，導(dǎo)體在非均勻磁場(chǎng)中移動(dòng)或處在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)感生的電流導(dǎo)致的能量損耗。永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在理論上與定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速一致，但是由于定子齒槽的存在、繞組的空間分布，而且三相繞組中的電流不是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，這些原因?qū)е码姍C(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)畸變，導(dǎo)致氣隙磁場(chǎng)中諧波含量很高，電機(jī)鐵心和永磁體感應(yīng)出渦流，產(chǎn)生較大的渦流損耗。在永磁同步電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作頻率高，轉(zhuǎn)速高，齒槽效應(yīng)引起的諧波頻率更高，轉(zhuǎn)子渦流損耗帶來(lái)的高溫問(wèn)題更加嚴(yán)重。階段性小結(jié)，永磁同步電機(jī)的上述三個(gè)問(wèn)題，弱磁控制問(wèn)題、反電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題、高溫振動(dòng)環(huán)境下的退磁問(wèn)題都是在高轉(zhuǎn)速工況下的局限性，這些因素解釋了為什么搭載永磁同步電機(jī)的電動(dòng)車(chē)往往零百加速性能優(yōu)越，但是高速巡航工況下的二次加速疲軟、峰值車(chē)速有限以及超高速巡航難以持續(xù)。對(duì)比永磁同步電機(jī)與交流感應(yīng)電機(jī)的效率圖，我們可以清晰的看到，永磁同步電機(jī)的峰值效率高于感應(yīng)異步電機(jī)，但是高效區(qū)間更多的集中在轉(zhuǎn)速相對(duì)較低的區(qū)域，而感應(yīng)異步電機(jī)的高效區(qū)間向高轉(zhuǎn)速區(qū)域延伸的更多。4）自啟動(dòng)問(wèn)題：永磁同步電動(dòng)機(jī)一旦接通電源，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)立即產(chǎn)生并高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子由于慣性來(lái)不及跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)定子磁極一次次越過(guò)轉(zhuǎn)子磁極時(shí)，前后作用在轉(zhuǎn)子磁極上的磁力大小相等、方向相反，間隔時(shí)間極短，平均轉(zhuǎn)矩為零，因此永磁同步電機(jī)不能自行啟動(dòng)。解決自啟動(dòng)問(wèn)題需要額外配置變頻器（外部變頻，緩慢升速），或在轉(zhuǎn)子內(nèi)加入感應(yīng)異步電機(jī)的鼠籠結(jié)構(gòu)。5）成本問(wèn)題：永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由于要使用釹鐵硼等稀土材料，物料成本明顯高于感應(yīng)異步電機(jī)。以一臺(tái)常見(jiàn)的功率為30KW的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為例，釹鐵硼、銅和鋼是制造電機(jī)的主要材料，永磁同步電機(jī)這三種物料成本大約比感應(yīng)異步電機(jī)高68%，釹鐵硼材料的成本在永磁同步電機(jī)的三大主要物料成本中的占比高達(dá)71%。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)，2020年，全球稀土儲(chǔ)量約為116土儲(chǔ)量約為44.0百萬(wàn)噸，占全球稀土儲(chǔ)量的37.9%。國(guó)內(nèi)豐富的稀土資源在一定程度上為永磁同步電機(jī)的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。感應(yīng)交流電機(jī)的定子與永磁同步電機(jī)基本相同，區(qū)別主要在于轉(zhuǎn)子，感應(yīng)交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子常用銅制或鋁制鼠籠結(jié)構(gòu)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁場(chǎng)中放一個(gè)封閉的導(dǎo)體，變化的磁場(chǎng)會(huì)在回路中感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)洛倫茲力定律，載流線(xiàn)圈上會(huì)產(chǎn)生電磁力，線(xiàn)圈開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。鼠籠中的每一根棒都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些感應(yīng)電流在鼠籠的兩端短路，轉(zhuǎn)子開(kāi)始旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子內(nèi)部裝有絕緣鐵芯薄片，這種小尺寸的鐵芯薄片確保了渦流損耗最小。轉(zhuǎn)子以略低于同步速度的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，這種差異成為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差占同步速度的比一般在2%-6%左右。異步電機(jī)不需要永磁體、換向器、位置傳感器，可以自啟動(dòng)，轉(zhuǎn)子速度與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度正相關(guān)，磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)速度與輸入交流電源的頻率正相關(guān)。永磁同步電機(jī)的主要優(yōu)劣勢(shì)都是圍繞轉(zhuǎn)子永磁體材料展開(kāi)的，感應(yīng)異步電機(jī)的優(yōu)劣勢(shì)同樣圍繞轉(zhuǎn)子鼠籠結(jié)構(gòu)展開(kāi)。由于轉(zhuǎn)子沒(méi)有使用永磁體而使用勵(lì)磁鼠籠結(jié)構(gòu)，感應(yīng)異步電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在于成本低、弱磁控制難度低、可靠性高、耐高溫、耐振動(dòng)、過(guò)載能力強(qiáng)，主要劣勢(shì)在于功率密度較低、體積及重量較大、能量轉(zhuǎn)換效率較低、轉(zhuǎn)子需配備單獨(dú)的冷卻系統(tǒng)。值得一提的是，感應(yīng)電機(jī)幾乎沒(méi)有電樞反應(yīng)，在高轉(zhuǎn)速工況下的表現(xiàn)往往優(yōu)于永磁同步電機(jī)。但是，在低速工況下，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)速成反比，勵(lì)磁電流建立磁場(chǎng)的能量不做功，這就導(dǎo)致異步感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，無(wú)功功率越大，電機(jī)效率越低。永磁同步電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、高轉(zhuǎn)速工況弱，而感應(yīng)異步電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小、高轉(zhuǎn)速工況強(qiáng)，二者互補(bǔ)，以特斯拉、比亞迪為代表的電動(dòng)車(chē)龍頭企業(yè)往往選擇前驅(qū)感應(yīng)異步電機(jī)搭配后驅(qū)永磁同步電機(jī)。數(shù)據(jù)對(duì)比:比亞迪/特斯拉市占率領(lǐng)先，大洋電機(jī)/巨一科技財(cái)務(wù)指標(biāo)較優(yōu)根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，在國(guó)內(nèi)主要電機(jī)廠(chǎng)商中，2020全年前兩名的廠(chǎng)商（比亞迪/特斯拉）市場(chǎng)份額合計(jì)達(dá)到了26%，前五名的廠(chǎng)商合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到了48%，前十名的廠(chǎng)商合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到了71%。2021全年，前兩名的廠(chǎng)商（比亞迪/特斯拉）合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到了30%，前五名的廠(chǎng)商合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到了48%，前十名的廠(chǎng)商合計(jì)市場(chǎng)分額達(dá)到了67%。根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，在主要電機(jī)廠(chǎng)家中，2020年排名前五的廠(chǎng)家分別是比亞迪/特斯拉/方正電機(jī)/蔚然動(dòng)力/寧波雙林，裝機(jī)量分別為19/15/10/9/9萬(wàn)臺(tái)，占比分別為15%/11%/8%/7%/7%。2021年，國(guó)內(nèi)裝機(jī)量排名前五的企業(yè)分別是比亞迪/特斯拉/方正電機(jī)/寧波雙林/蔚然動(dòng)力，裝機(jī)量分別為62/40/25/20/18萬(wàn)臺(tái)，占比分別為18%/12%/7%/6%/5%。高工鋰電統(tǒng)計(jì)的主要新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)商的合計(jì)裝車(chē)量從2020年的141萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至2021年的343萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模處于高速成長(zhǎng)階段。日電產(chǎn)預(yù)計(jì)，從2025年開(kāi)始，自制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的整車(chē)廠(chǎng)的外采趨勢(shì)會(huì)逐漸明顯；整車(chē)廠(chǎng)與電機(jī)廠(chǎng)的合資供應(yīng)商會(huì)增加；外采驅(qū)動(dòng)電機(jī)的體系會(huì)完全建立起來(lái)。至2050年前后，橫向的國(guó)際化專(zhuān)業(yè)分工會(huì)建立起來(lái)，整車(chē)廠(chǎng)會(huì)從專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商那里采購(gòu)電機(jī)與其他主要零部件。精進(jìn)電動(dòng)、方正電機(jī)、大洋電機(jī)和巨一科技是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)供應(yīng)商，接下來(lái)我們將對(duì)他們的財(cái)務(wù)指標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比。從相關(guān)業(yè)務(wù)的銷(xiāo)售收入來(lái)看，精進(jìn)電動(dòng)（營(yíng)業(yè)總收入）、方正電機(jī)（汽車(chē)應(yīng)用類(lèi)）、大洋電機(jī)（新能源車(chē)輛動(dòng)力總成系統(tǒng)）、巨一科技（新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）在2021年上半年的銷(xiāo)售收入分別為3.40/3.62/4.59/1.64億元，同比增速分別為47%/147%/56%/345%。其中，大洋電機(jī)的收入規(guī)模最大，巨一科技的增速最快。從相關(guān)業(yè)務(wù)的毛利率來(lái)看，精進(jìn)電動(dòng)（營(yíng)業(yè)總毛利）、方正電機(jī)（汽車(chē)應(yīng)用類(lèi)）、大洋電機(jī)（新能源車(chē)輛動(dòng)力總成系統(tǒng)）、巨一科技（新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）在2021年上半年的毛利率分別為-6%/4%/13%/15%，2020全年的毛利率分別為2%/9%/18%/15%。大洋電機(jī)和巨一科技的毛利率相對(duì)較高。從銷(xiāo)售凈利率來(lái)看，2021年前三季度，精進(jìn)電動(dòng)/方正電機(jī)/大洋電機(jī)/巨一科技的銷(xiāo)售凈利率分別為-58%/-4%/5%/10%。2020年全年，精進(jìn)電動(dòng)/方正電機(jī)/大洋電機(jī)/巨一科技的銷(xiāo)售凈利率分別為-66%/-56%/1%/9%。大洋電機(jī)和巨一科技的凈利率相對(duì)較高。從四費(fèi)率來(lái)看，2021年前三季度，精進(jìn)電動(dòng)的銷(xiāo)售/管理/研發(fā)/財(cái)務(wù)費(fèi)用率分別為7%/20%/21%/2%，合計(jì)四費(fèi)率50%；方正電機(jī)的銷(xiāo)售/管理/研發(fā)/財(cái)務(wù)費(fèi)用率為2%/7%/9%/0%，合計(jì)四費(fèi)率18%；大洋電機(jī)的銷(xiāo)售/管理/研發(fā)/財(cái)務(wù)費(fèi)用率分別為4%/7%/4%/0%，合計(jì)四費(fèi)率14%；巨一科技的銷(xiāo)售/管理/研發(fā)/財(cái)務(wù)費(fèi)用率分別為3%/6%/8%/0%，合計(jì)四費(fèi)率17%。大洋電機(jī)的四費(fèi)率最低，精進(jìn)電動(dòng)的研發(fā)投入占比最高。市場(chǎng)空間：2025年有望達(dá)到385億元根據(jù)中汽協(xié)和乘聯(lián)會(huì)的數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)乘用車(chē)銷(xiāo)量為2148萬(wàn)輛，新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量為331萬(wàn)輛，新能源乘用車(chē)滲透率為15%。中國(guó)乘用車(chē)市場(chǎng)整體發(fā)展已相對(duì)成熟，2022-2025年，我們給予乘用車(chē)市場(chǎng)整體每年3%的增長(zhǎng)率，則中國(guó)乘用車(chē)銷(xiāo)量有望從2213萬(wàn)輛增長(zhǎng)2418萬(wàn)輛?？紤]到外部政策刺激（雙積分考核、路權(quán)政策等）與各主流整車(chē)廠(chǎng)的新能源車(chē)型規(guī)劃，我們預(yù)計(jì)2022-2025年，新能源乘用車(chē)的滲透率有望從25%提升至40%，新能源乘用車(chē)的銷(xiāo)量有望從553萬(wàn)輛增長(zhǎng)至967萬(wàn)輛。乘聯(lián)會(huì)統(tǒng)計(jì)的2021年12月新能源乘用車(chē)銷(xiāo)量前十的車(chē)型中，有雙電機(jī)版本的車(chē)型是特斯拉ModelY、特斯拉Model3、比亞迪宋DM、理想ONE和比亞迪漢EV。部分車(chē)型不同版本的驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量不同，我們則按版本數(shù)量占比推算雙電機(jī)版本的銷(xiāo)量占比。2021年12月銷(xiāo)量前十名的新能源乘用車(chē)車(chē)型，全年累計(jì)銷(xiāo)量之和為147萬(wàn)輛，占全年新能源銷(xiāo)量的45%。其中，雙電機(jī)車(chē)型的銷(xiāo)量為40萬(wàn)輛，滲透率為27%?？紤]到消費(fèi)者對(duì)新能源乘用車(chē)的性能要求不斷提升，電機(jī)技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大帶來(lái)的成本下降，我們預(yù)計(jì)雙電機(jī)車(chē)型的滲透率會(huì)不斷提升。根據(jù)我們的測(cè)算，2021年的雙電機(jī)車(chē)型滲透率大約為27%，按每年5%的速度提升，則2025年雙電機(jī)車(chē)型的滲透率有望達(dá)到47%，雙電機(jī)車(chē)型搭載的驅(qū)動(dòng)電機(jī)數(shù)量有望達(dá)到909萬(wàn)臺(tái)，新能源乘用車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝機(jī)總量有望達(dá)到1422萬(wàn)臺(tái)。由于新能源乘用車(chē)的動(dòng)力性能越來(lái)越強(qiáng)，在高壓化趨勢(shì)下電機(jī)電控的絕緣性能也越來(lái)越強(qiáng)，因此我們假設(shè)新能源乘用車(chē)的電機(jī)及多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單價(jià)總體呈上升趨勢(shì)。當(dāng)前新能源乘用車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的單價(jià)大約為2500元（根據(jù)巨一科技招股說(shuō)明書(shū)估算），受益于電機(jī)性能的不斷提升，我們預(yù)計(jì)2021-2025年，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的單價(jià)有望以每年大約2%的增幅提升，至2025年單價(jià)大約為2706元。2025年新能源乘用車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的總裝機(jī)量為1422萬(wàn)臺(tái)，電機(jī)單價(jià)2706元，市場(chǎng)規(guī)模為385億元。假設(shè)三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單價(jià)為5500元（根據(jù)巨一科技招股說(shuō)明書(shū)估算），以每年5%的速度逐步上升，則2025年單價(jià)大約為6685元。2021年國(guó)內(nèi)三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的市場(chǎng)規(guī)模大約為231億元，2025年有望增至950億元。2發(fā)展趨勢(shì)：扁線(xiàn)，油冷，多合一在上文中我們已經(jīng)提到，新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)在性能方面的特殊需求主要體現(xiàn)在功率密度高、調(diào)速范圍寬、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、高效區(qū)間廣、散熱需求強(qiáng)。因此，新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)也是圍繞這些性能展開(kāi)，當(dāng)前比較主流的幾個(gè)方向即扁線(xiàn)電機(jī)、油冷電機(jī)以及多合一電驅(qū)動(dòng)總成。扁線(xiàn)電機(jī)擁有更高的功率密度，扁銅線(xiàn)之間間隙較大，冷卻油易于滲透，扁線(xiàn)電機(jī)的發(fā)展推動(dòng)了直接油冷技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)，冷卻油擁有良好的絕緣性，可作為減速器及齒輪軸承的潤(rùn)滑油使用，也可收集電機(jī)余熱用于電池包的保溫，直接油冷技術(shù)加速了整車(chē)熱管理系統(tǒng)集成化的進(jìn)程，對(duì)多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成的發(fā)展有促進(jìn)作用。扁線(xiàn)電機(jī)：提效降損，銅線(xiàn)、漆膜、設(shè)備均有增量扁線(xiàn)電機(jī)是指，將定子繞組中的傳統(tǒng)圓柱形漆包銅線(xiàn)替換為加工成發(fā)卡狀的漆包銅扁線(xiàn)。圓線(xiàn)電機(jī)的定子橫截面中，圓形銅線(xiàn)間留下了大量間隙，而扁線(xiàn)電機(jī)的定子橫截面中，矩形銅線(xiàn)可以更好地填充空間，提高槽滿(mǎn)率，這是扁線(xiàn)電機(jī)和圓線(xiàn)電機(jī)的根本區(qū)別所在。扁線(xiàn)電機(jī)相比傳統(tǒng)圓線(xiàn)電機(jī)，裸銅槽滿(mǎn)率可提升20%-30%。槽滿(mǎn)率的提高等同于電機(jī)在具有相同體積的條件下，可以輸出更高的功率和轉(zhuǎn)矩；或者功率相同的條件下，可以減小電機(jī)的外徑和體積，進(jìn)而減小電機(jī)的重量，所以扁線(xiàn)繞組電機(jī)有著更高的功率密度，可以使永磁電機(jī)繼續(xù)向著更小化的方向發(fā)展。相較于圓線(xiàn)電機(jī)，扁線(xiàn)電機(jī)的首要優(yōu)勢(shì)即損耗降低、效率提升。永磁同步電機(jī)的損耗中，銅耗（主要是定子繞組中的損耗）占大約65%，鐵耗（定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯中的損耗）占大約20%，其余損耗占比相對(duì)較低。扁線(xiàn)電機(jī)和圓線(xiàn)電機(jī)的鐵耗水平接近，主要區(qū)別在銅耗。銅耗具體可分為直流損耗和交流損耗。直流損耗圓線(xiàn)和扁線(xiàn)都有，但是圓線(xiàn)繞組由于單個(gè)繞組的截面尺寸較小，交流損耗幾乎可以忽略不計(jì)，而扁線(xiàn)繞組由于導(dǎo)體截面尺寸較大，受趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)影響，交流損耗也很重要。直流損耗方面，在電流相數(shù)和電流有效值給定的情況下，直流損耗與繞組的直流電阻成正比。由于圓線(xiàn)更細(xì)，電阻更高，因此圓線(xiàn)電機(jī)的直流損耗通常高于相同條件下的扁線(xiàn)電機(jī)。根據(jù)《繞組形式對(duì)永磁電機(jī)磁熱性能的影響》，在有限元軟件中對(duì)額定功率為35KW的永磁同步電機(jī)的直流損耗進(jìn)行仿真計(jì)算，圓線(xiàn)繞組的直流損耗為601.6W，扁線(xiàn)繞組的直流損耗為388-488W，與圓線(xiàn)繞組相比下降了113-214W，降幅為19%-36%。交流損耗方面，在上文闡釋永磁同步電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題的時(shí)候我們已經(jīng)提過(guò)，在高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)中，定子線(xiàn)圈會(huì)由于切割磁感線(xiàn)形成反電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生渦流。產(chǎn)生定子渦流的磁通主要有三部分：電機(jī)的基頻磁通（基波），定子開(kāi)槽、鐵芯飽和以及轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)部諧波，PWM逆變器產(chǎn)生的外部諧波。同時(shí)，由于交變電流引起的趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，交流損耗會(huì)進(jìn)一步提高。趨膚效應(yīng)是指當(dāng)交變電流流過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體周?chē)兓拇艌?chǎng)也要在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，導(dǎo)體內(nèi)部的反電動(dòng)勢(shì)會(huì)強(qiáng)于表面，從而使導(dǎo)體截面的電流分布不均勻，趨近于外表面。電流頻率越高，反電動(dòng)勢(shì)越強(qiáng)，趨膚效應(yīng)越明顯。鄰近效應(yīng)是指，互相靠近的導(dǎo)體通有交變電流時(shí)，每一導(dǎo)體不僅處于自身電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中，同時(shí)還處于其它導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中，這使得各個(gè)導(dǎo)體中的電流分布會(huì)受臨近導(dǎo)體的影響而不均勻的現(xiàn)象。如果兩根導(dǎo)體的電流方向相同，電流則向兩側(cè)集中；如果兩根導(dǎo)體的電流方向相反，電流則向中間集中。根據(jù)《繞組形式對(duì)永磁電機(jī)磁熱性能的影響》，在有限元軟件中對(duì)額定功率為35KW的永磁同步電機(jī)的交流損耗進(jìn)行測(cè)算，可以明顯發(fā)現(xiàn)，尺寸越大的扁線(xiàn)繞組交流損耗越大。更低的損耗意味著更高的效率。根據(jù)《繞組形式對(duì)永磁電機(jī)磁熱性能的影響》的仿真測(cè)算，電機(jī)的最高效率可以達(dá)到97%，圓線(xiàn)繞組的最高效率工作區(qū)相對(duì)比較小，但是扁線(xiàn)繞組的最高效率工作區(qū)比較大，且與槽滿(mǎn)率呈正相關(guān)關(guān)系。扁線(xiàn)電機(jī)的效率較圓線(xiàn)電機(jī)的效率能提高大約1%。但是，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的影響越大，扁線(xiàn)電機(jī)高效低損的優(yōu)勢(shì)會(huì)被削弱。施加在扁線(xiàn)繞組上交流電流頻率一定時(shí)，扁線(xiàn)繞組的截面積越大，其渦流損耗越大。而傳統(tǒng)圓線(xiàn)繞組電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，一般采用將繞組分裂成多股較細(xì)的圓股線(xiàn)，削弱了繞組上的趨膚效應(yīng)。因此，在扁線(xiàn)繞組等效截面積不變的情況下，將扁線(xiàn)繞組分成多層，構(gòu)成多層并聯(lián)支路，單股扁線(xiàn)繞組的截面積將會(huì)變小，由趨膚效應(yīng)引起的渦流損耗也會(huì)減小。增加扁線(xiàn)繞組層數(shù)可有效削弱趨膚效應(yīng)，但是扁線(xiàn)繞組層數(shù)不可能無(wú)限增加：1）加工工藝有限，制造成本增加；2）每層繞組都要渡絕緣漆，分層太多會(huì)導(dǎo)致絕緣漆占用槽內(nèi)空間增加，槽滿(mǎn)率降低；3）增加層數(shù)雖然削弱了趨膚效應(yīng)，但是加強(qiáng)了鄰近效應(yīng)，過(guò)度分層會(huì)導(dǎo)致交流損耗增大。除提高效率、降低損耗外，扁線(xiàn)電機(jī)相較于圓線(xiàn)電機(jī)，擁有更高的功率密度（槽滿(mǎn)率更高）、更強(qiáng)的散熱能力（槽內(nèi)熱阻更低）、更好的NVH表現(xiàn)（機(jī)械噪音和電磁噪音更低）。相較于圓線(xiàn)電機(jī)，扁線(xiàn)電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的增量環(huán)節(jié)主要集中在銅線(xiàn)、漆膜和生產(chǎn)設(shè)備三部分。銅線(xiàn)端，扁銅線(xiàn)的加工難度明顯高于傳統(tǒng)圓線(xiàn)，并且漆膜涂敷難度增加，扁銅線(xiàn)R角處的涂敷處理尤其困難。扁線(xiàn)的R角在設(shè)計(jì)過(guò)程中如何減小，漆膜厚度如何控制，均勻性如何保證，彎折處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度如何保證等等，都需要較高的設(shè)計(jì)與加工能力。扁線(xiàn)的精度一致性要求也遠(yuǎn)高于圓線(xiàn)，由于單根扁銅線(xiàn)截面積大、層數(shù)少，導(dǎo)線(xiàn)尺寸不一致會(huì)對(duì)繞組整體性能產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。從營(yíng)業(yè)收入來(lái)看，精達(dá)股份/長(zhǎng)城科技/冠城大通/金杯電工在2020年的相關(guān)業(yè)務(wù)銷(xiāo)售收入分別為85/62/36/12億元，金田銅業(yè)在2020年未單獨(dú)披露電磁線(xiàn)業(yè)務(wù)收入，2019年收入為39億元，精達(dá)股份收入水平領(lǐng)先。從毛利率來(lái)來(lái)看，2020年精達(dá)股份/長(zhǎng)城科技/冠城大通/金杯電工的相關(guān)業(yè)務(wù)毛利率分別為10%/8%/8%/17%，金田銅業(yè)在2020年未單獨(dú)披露電磁線(xiàn)業(yè)務(wù)毛利率，2019年毛利率為5%，金杯電工毛利率水平領(lǐng)先。漆膜端，扁銅線(xiàn)的外敷漆膜越薄，槽滿(mǎn)率越高，對(duì)漆膜的絕緣性能提出了較高要求。漆膜必須穩(wěn)定附著在銅扁線(xiàn)上，扁銅線(xiàn)在加工過(guò)程中需經(jīng)歷彎折、扭轉(zhuǎn)等工序，對(duì)漆膜的附著性和拉伸性也提出了較高要求。同時(shí)，由于電機(jī)特殊的工作環(huán)境，扁銅線(xiàn)的漆膜需具備耐電暈、耐高溫、耐散熱油的性質(zhì)。扁銅線(xiàn)的漆膜外資供應(yīng)商多為國(guó)際巨頭，在化工行業(yè)擁有悠久的從業(yè)歷史和較強(qiáng)的技術(shù)實(shí)力，產(chǎn)品品質(zhì)處于領(lǐng)先地位，主要有艾仕得、阿爾塔納（艾倫塔斯電子絕緣事業(yè)部）、杜邦等。2021年上半年，太湖股份/回天新材/巨峰股份的銷(xiāo)售收入分別為2.43/14.09/3.67億元，毛利率分別為22%/25%/23%?；靥煨虏牡臓I(yíng)業(yè)收入和毛利率都處于領(lǐng)先水平。設(shè)備端，傳統(tǒng)圓線(xiàn)電機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，只需要將繞組纏繞在定子上，或者將繞組加工成線(xiàn)圈塞入定子，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟。扁線(xiàn)電機(jī)在生產(chǎn)中需要先將銅線(xiàn)插入定子槽，然后進(jìn)行扭轉(zhuǎn)、焊接、滴漆、涂敷等工藝，對(duì)設(shè)備控制算法與加工精度有較高要求。國(guó)外的設(shè)備供應(yīng)商技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)，售價(jià)較高，主要包括日本日特（NITTOCCONSTRUCTION）、意大利ATOP、法國(guó)REDEX等。國(guó)內(nèi)的扁線(xiàn)電機(jī)設(shè)備供應(yīng)商主要有浙江巨力自動(dòng)化設(shè)備有限公司、江蘇銘納陽(yáng)智能裝備有限公司、豪森股份（688529.SH）。浙江巨力的產(chǎn)品主要包含電機(jī)轉(zhuǎn)子生產(chǎn)線(xiàn)、電機(jī)定子生產(chǎn)線(xiàn)、裝配生產(chǎn)線(xiàn)、轉(zhuǎn)子單機(jī)系列、定子單機(jī)系列等，具體工藝技術(shù)又包括壓裝技術(shù)、絕緣技術(shù)、觸點(diǎn)技術(shù)、車(chē)削技術(shù)、性能檢測(cè)、裝配技術(shù)等。巨力的生產(chǎn)設(shè)施主要在浙江省嘉興市和浙江省三門(mén)縣城，客戶(hù)主要包括客奧迪，戴姆勒，寶馬，大眾，捷豹，博世、博澤、法雷奧、大陸、馬勒、日立、百得、雷米、尼得科、WEG、德昌等近1000多家國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)。江蘇銘納陽(yáng)的主要產(chǎn)品包括新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)備、發(fā)電機(jī)定子并線(xiàn)設(shè)備、雙圈線(xiàn)成型設(shè)備、汽車(chē)電機(jī)設(shè)備。公司是中國(guó)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)員，中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)新能源電機(jī)電控產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟協(xié)會(huì)會(huì)員，擁有發(fā)明專(zhuān)利9項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利41項(xiàng)，常州市高新技術(shù)產(chǎn)品2項(xiàng)，江蘇省高新技術(shù)產(chǎn)品1項(xiàng)，公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車(chē)電機(jī)、純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)叉車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)、旅游觀(guān)光車(chē)、電動(dòng)工具及汽車(chē)電機(jī)等領(lǐng)域。豪森股份重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)目前市場(chǎng)需求最大的扁線(xiàn)電機(jī)工藝裝備生產(chǎn)線(xiàn)，同時(shí)，通過(guò)自主研發(fā)和與圓線(xiàn)電機(jī)工藝裝備廠(chǎng)商合作等方式，積極拓展傳統(tǒng)圓線(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工藝裝備領(lǐng)域，現(xiàn)已經(jīng)獲取上海龍芯、天際汽車(chē)、寧波威睿汽車(chē)等客戶(hù)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)智能生產(chǎn)線(xiàn)訂單。公司的扁線(xiàn)電機(jī)生產(chǎn)設(shè)備包括的主要技術(shù)與工藝有絕緣紙插入技術(shù)、Hairpin成型技術(shù)、扭頭技術(shù)、漆包線(xiàn)切齊技術(shù)、連接線(xiàn)焊接技術(shù)、涂覆技術(shù)、滴漆技術(shù)、磁鋼裝配技術(shù)、充磁技術(shù)、表磁檢測(cè)技術(shù)、鐵芯堆疊壓裝技術(shù)、定子入套技術(shù)、定轉(zhuǎn)子合裝技術(shù)、旋變調(diào)零技術(shù)、安規(guī)測(cè)試技術(shù)等。2017-2021年，公司的營(yíng)業(yè)總收入從6.55億元增長(zhǎng)至12.03億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為16%；歸母凈利潤(rùn)從0.16億元增長(zhǎng)至0.71億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率45%。2017-2021Q3，公司的毛利率從24.99%上升至26.63%，凈利率從4.87%上升至5.22%，盈利能力穩(wěn)健提升。油冷電機(jī)：直接冷卻，高效散熱新能源汽車(chē)的發(fā)展對(duì)電機(jī)效率、功率密度、響應(yīng)速度和振動(dòng)噪聲等性能指標(biāo)提出了更高的要求，促使電機(jī)向高精度、高功率密度、小型化、輕量化和機(jī)電一體化等方向發(fā)展，帶來(lái)了電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱量急劇增加、有效散熱空間嚴(yán)重不足等問(wèn)題，限制了電機(jī)系統(tǒng)的功率密度進(jìn)一步提高。電機(jī)內(nèi)部高溫會(huì)導(dǎo)致永磁體材料退磁、絕緣層老化，并導(dǎo)致銅線(xiàn)繞組在高溫下的電阻升高，降低電機(jī)效率，進(jìn)一步加劇電機(jī)發(fā)熱。根據(jù)《基于熱管的新能源汽車(chē)電機(jī)散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與性能分析》，30%-40%的永磁電機(jī)失效是由電機(jī)溫升過(guò)高引起的。電機(jī)繞組、定子和機(jī)殼等關(guān)鍵部件的接觸面之間存在絕緣漆、絕緣紙和空氣等熱導(dǎo)率極低的材料，增加了電機(jī)各部件間的接觸熱阻，極大地降低了電機(jī)關(guān)鍵部件的散熱效率。電機(jī)內(nèi)部的關(guān)鍵發(fā)熱部件與機(jī)殼之間的傳熱路徑長(zhǎng)、接觸熱阻大，對(duì)散熱系統(tǒng)提出了較高要求。風(fēng)冷、液冷和蒸發(fā)冷卻散熱系統(tǒng)是三種常用的電機(jī)散熱系統(tǒng)。風(fēng)冷散熱系統(tǒng)憑借成本低、可靠性高和安裝方便等優(yōu)勢(shì)，在小功率電機(jī)散熱領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。液冷散熱系統(tǒng)具有較高的散熱功率，其散熱效率可以達(dá)到前者的50倍，適用于電機(jī)發(fā)熱量大、熱流密度高的散熱場(chǎng)合，但是液冷散熱系統(tǒng)需要額外的循環(huán)液路與密封系統(tǒng)，增加了電機(jī)系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)則主要應(yīng)用于兆瓦級(jí)大容量發(fā)電機(jī)組的散熱系統(tǒng)，利用氣液相變循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的高效冷卻。車(chē)用永磁同步電機(jī)的液冷形式大致分為兩種：直接冷卻與間接冷卻。間接冷卻是機(jī)殼內(nèi)設(shè)計(jì)的冷卻流道，通過(guò)冷卻液流經(jīng)整個(gè)機(jī)殼帶走熱量。直接冷卻則是在密封的電機(jī)內(nèi)部注入冷卻油，利用冷卻油具有較高比熱容的特性進(jìn)行冷卻。而且直接冷卻可以增大與發(fā)熱源的接觸面積，可以有更好的冷卻效果。永磁同步電機(jī)的繞組端部發(fā)熱量大，水冷方式下冷卻液無(wú)法直接接觸繞組，但是油冷方式下冷卻油可直接接觸繞組，冷卻效率更高，優(yōu)勢(shì)更突出。油冷方案一般可分成三種：1）定子淋油：定子繞組淋油或者定子鐵心淋油，冷卻油直接噴淋到定子繞組或鐵心上，對(duì)定子進(jìn)行冷卻。2）定子淋油+轉(zhuǎn)子甩油：定子在淋油冷卻的同時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)部也設(shè)計(jì)有油道，轉(zhuǎn)子油道內(nèi)的冷卻油在轉(zhuǎn)子離心力的作用下甩向定子，對(duì)定子和轉(zhuǎn)子都起冷卻作用。3）定子內(nèi)油路+定子淋油+轉(zhuǎn)子甩油：在方案2的基礎(chǔ)上增加定子的內(nèi)部冷卻，進(jìn)一步提升冷卻效果。轉(zhuǎn)子冷卻方面，一般是通過(guò)空心軸將冷卻油導(dǎo)入到轉(zhuǎn)子鐵芯與兩側(cè)端板之間的油道內(nèi)，在轉(zhuǎn)子離心力的作用下從端板流出，可有效降低磁鋼的工作溫度，對(duì)磁鋼的壽命和電機(jī)的輸出能力有明顯的提高。定子冷卻方面，一般是通過(guò)淋油的方式將冷卻油噴淋到定子繞組和鐵芯上，在重力作用下流動(dòng)到其他位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)定子的冷卻。水冷散熱系統(tǒng)存在銹蝕、堵塞和滲漏等隱患，一旦發(fā)生泄露將直接危及電機(jī)的安全，因此需要對(duì)水冷散熱系統(tǒng)的循環(huán)管路進(jìn)行高可靠性的密封。相比于水介質(zhì)，油介質(zhì)具有絕緣性好、介電常數(shù)高、凝固點(diǎn)低和沸點(diǎn)高等優(yōu)勢(shì)，可以提高電機(jī)系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)性，避免氣蝕、水垢等腐蝕危害。直接油冷散熱系統(tǒng)的冷卻油與電機(jī)發(fā)熱部件直接接觸，其散熱效率遠(yuǎn)高于水冷散熱系統(tǒng)。比亞迪DMI系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用直噴式轉(zhuǎn)子油冷技術(shù)，可提升電機(jī)功率密度32%。根據(jù)高工鋰電的數(shù)據(jù)，2021全，中國(guó)新能源乘用車(chē)中采用油冷技術(shù)的整車(chē)廠(chǎng)主要有比亞迪、特斯拉、吉利、上汽、奔馳等，落地車(chē)型主要有比亞迪宋MAX、比亞迪宋Pro、比亞迪宋Plus，特斯拉Model3、特斯拉ModelY，上汽榮威eRX5，吉利幾何C、吉利帝豪PHEV、極氪001等。對(duì)應(yīng)的電機(jī)供應(yīng)商則主要是比亞迪自產(chǎn)、特斯拉自產(chǎn)、日電產(chǎn)、精進(jìn)百思特、華域汽車(chē)等。另外，因?yàn)楸饩€(xiàn)端部導(dǎo)體間存在較大的間隙，噴頭出油后，直接滲透入扁線(xiàn)繞組端部，帶走每一個(gè)導(dǎo)體的熱量，而圓線(xiàn)繞組端部在浸漆后，成為一個(gè)實(shí)心整體，冷卻油很難滲入內(nèi)部，帶著中間層導(dǎo)體的熱量，容易在繞組內(nèi)部形成熱孤島。因此扁線(xiàn)和油冷是一對(duì)黃金搭檔，配合使用能大幅度提高散熱能力，從而提高功率密度。油冷電機(jī)相較于傳統(tǒng)水冷電機(jī)，主要的增量環(huán)節(jié)在于電子油泵/濾清器/散熱器，市場(chǎng)單價(jià)通常為150/50/50元左右，視采購(gòu)廠(chǎng)商的采購(gòu)量上下波動(dòng)。此外，油冷電機(jī)使用的冷卻油通常為ATF油（自動(dòng)變速箱油）。2021年前三季度，德聯(lián)集團(tuán)/怡達(dá)股份/龍?bào)纯萍嫉匿N(xiāo)售收入分別為36.23/10.65/23.15億元，歸母凈利潤(rùn)分別為1.82/0.93/1.94億元，德聯(lián)集團(tuán)的營(yíng)業(yè)收入領(lǐng)先，龍?bào)纯萍嫉臍w母凈利潤(rùn)領(lǐng)先。2021年前三季度，德聯(lián)集團(tuán)/怡達(dá)股份/龍?bào)纯萍嫉拿史謩e為14%/20%/31%，凈利率分別為5%/9%/9%。龍?bào)纯萍嫉拿屎蛢衾仕筋I(lǐng)先。2021年前三季度，三花智控/銀輪股份/盾安環(huán)境/圣龍股份的營(yíng)業(yè)收入分別為117/58/74/10億元，歸母凈利潤(rùn)分別為13/2/3/1億元。三花智控在營(yíng)業(yè)收入和歸母凈利潤(rùn)上有較大優(yōu)勢(shì)。2021年前三季度，三花智控/銀輪股份/盾安環(huán)境/圣龍股份的毛利率分別為27%/21%/16%/15%，凈利率分別為11%/4%/5%/8%。三花智控在毛利率和凈利率方面均有優(yōu)勢(shì)。多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成：集成化實(shí)現(xiàn)降本增效新能源汽車(chē)對(duì)續(xù)航里程、功率密度、能量利用效率的要求越來(lái)越高，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向集成化、小型化和輕量化的方向快速發(fā)展。目前已經(jīng)發(fā)布的多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常見(jiàn)的還是三合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)“多合一”的集成化方案可以讓系統(tǒng)內(nèi)的零部件共享外殼耦合及冷卻系統(tǒng)（例如減速器潤(rùn)滑油可以用來(lái)冷卻驅(qū)動(dòng)電機(jī)，特斯拉回收電機(jī)熱量給電池保溫），共享電路及功率半導(dǎo)體，減少線(xiàn)纜用量，有效縮小電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的體積和重量，提高功率密度，實(shí)現(xiàn)輕量化。1）適用性廣：多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要頂層設(shè)計(jì)，從車(chē)型平臺(tái)上進(jìn)行規(guī)劃，這樣可以大幅縮短開(kāi)發(fā)周期，并能以較低成本滿(mǎn)足多種車(chē)型的需求；2）成本降低：減少動(dòng)力總成內(nèi)部的高壓線(xiàn)束、連接器等零件，減輕重量，降低成本；

3）空間精簡(jiǎn)：更緊湊地整合電機(jī)、逆變器、減速器等模塊，解放空間，利于整車(chē)布置；

4）能效提高：減少或縮短逆變器與電機(jī)之間的連接配線(xiàn)，