電動(dòng)車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)趨勢(shì)研究-扁線、永磁、高壓、高轉(zhuǎn)速

電動(dòng)車(chē)電驅(qū)系統(tǒng)趨勢(shì)研究：扁線、永磁、高壓、高轉(zhuǎn)速一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)介紹1.1

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的構(gòu)成與分類(lèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)是新能源車(chē)三大核心部件之一。電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是新能源汽車(chē)車(chē)輛行使中的主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)特性決定了汽車(chē)行駛的核心性能指標(biāo)，是電動(dòng)汽車(chē)的重要部件。電動(dòng)汽車(chē)的整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與其機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、功率轉(zhuǎn)換器、控制器、各種檢測(cè)傳感器以及電源等部分構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)電

機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、軸承、接線盒、風(fēng)葉、機(jī)座等零部件裝配組成，是新能源汽車(chē)的

動(dòng)力來(lái)源，其性能決定了爬坡能力、加速能力及最高車(chē)速等汽車(chē)行駛的主要性能指標(biāo)。電動(dòng)汽車(chē)用電機(jī)主要有直流有刷電機(jī)、交流異步電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)等，其核心部件是定子和轉(zhuǎn)子。定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)；轉(zhuǎn)子的主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。直流有刷電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子與其他結(jié)構(gòu)件構(gòu)成。定子部分主要由主磁極、機(jī)座、換向極、

電刷裝置等組成，其中機(jī)座上裝有主磁極，兩端有端蓋和軸承起支撐作用，1kW以上

的大直流電機(jī)還有換向極，用于減少電樞對(duì)主磁場(chǎng)的削弱作用。轉(zhuǎn)子部分包括電樞鐵芯、

電樞繞組、換向器等，安裝于電機(jī)主軸上，主軸兩端還裝有風(fēng)扇和換向器，其中換向器

配合電刷裝置使得直流電機(jī)得以持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。交流異步電機(jī)主要由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成，主要包含定轉(zhuǎn)子鐵芯、繞

組、機(jī)殼、端蓋、端環(huán)、軸、軸承、風(fēng)扇風(fēng)罩、接線盒、以及固定用的螺栓螺母等結(jié)構(gòu)件。永磁同步電機(jī)的定子部分由電樞鐵芯和電樞繞組構(gòu)成；轉(zhuǎn)子部分主要由永磁體、轉(zhuǎn)子鐵

芯和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。永磁電機(jī)與異步電機(jī)最大的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子，永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子是永磁體，

含有磁源，永磁體貼在轉(zhuǎn)子表面或者鑲嵌在鐵芯內(nèi)部。為了保護(hù)永磁體，在轉(zhuǎn)子兩端加

設(shè)護(hù)板。同時(shí)，對(duì)于汽車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一般還有檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置和速度的裝置，電機(jī)通常

由直流經(jīng)過(guò)電機(jī)控制器來(lái)完成激勵(lì)輸入。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)由雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓

而成。定子極上有集中繞組，把沿徑向相對(duì)的兩個(gè)繞組串聯(lián)成一個(gè)兩級(jí)磁極，稱(chēng)為“一

相”；轉(zhuǎn)子既無(wú)繞組又無(wú)永磁體，僅由硅鋼片疊成。1.2

驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)呈現(xiàn)四大發(fā)展趨勢(shì)高壓化——車(chē)企加快推出

800V平臺(tái)。隨著用戶(hù)需求升級(jí)，未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)

400V電壓平

臺(tái)將難以滿(mǎn)足人們對(duì)汽車(chē)性能的要求。2019

年，保時(shí)捷率先在全球推出

800V高壓電

氣架構(gòu)，旗下首款純電動(dòng)跑車(chē)

Taycan采用

800V直流快充系統(tǒng)并支持

350kW大功率快

充。其后，通用、現(xiàn)代、戴姆勒、Lucid等已陸續(xù)發(fā)布

800V架構(gòu)規(guī)劃。部分車(chē)企已于

2021

上海車(chē)展上推出

800V高電壓平臺(tái)的產(chǎn)品。進(jìn)口品牌方面，起亞

EV6

全系車(chē)型支持

400V和

800V充電；現(xiàn)代

IONIQ5

推出最新

800V高電壓平臺(tái)。自主品

牌方面，吉利浩瀚架構(gòu)下首款車(chē)型極氪

001，采用

800V高壓系統(tǒng)，配裝

4.35V高壓

Ni55

體系的三元電池，支持最高

360kW超級(jí)快充；東風(fēng)旗下嵐圖汽車(chē)宣布研發(fā)基于超

高壓平臺(tái)的超級(jí)快充技術(shù)。800V高壓平臺(tái)具有充電快、降低退磁風(fēng)險(xiǎn)、減小體積、降低熱損耗等優(yōu)勢(shì)。整車(chē)選擇

高壓架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)超級(jí)快充的必經(jīng)之路，800V左右的高壓在當(dāng)前可支撐實(shí)現(xiàn)

2C快充。另外對(duì)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，一方面，永磁同步電機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，當(dāng)溫度超過(guò)

180℃

時(shí)，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)退磁現(xiàn)象，影響工作效率甚至造成產(chǎn)品損壞；提高平臺(tái)電壓，相同功率

下電流減小，在電阻不變的情況下，電機(jī)產(chǎn)生的熱量相應(yīng)減小，從而可以降低退磁風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，平臺(tái)電壓升高，高壓線束的線徑變小，可以減小體積，提高電池容量和功率。

此外，電氣平臺(tái)提升到

800V，電控系統(tǒng)經(jīng)重新設(shè)計(jì)，熱損耗有望降低

60％。高轉(zhuǎn)速化——近年來(lái)，新能源汽車(chē)最高轉(zhuǎn)速上升趨勢(shì)明顯。30

萬(wàn)以上的高端車(chē)型中，

最高轉(zhuǎn)速已普遍在

12000

轉(zhuǎn)以上，其中特斯拉

Model3

的最高轉(zhuǎn)速達(dá)到

18000

轉(zhuǎn)。受

益于最高轉(zhuǎn)速的提升，純電動(dòng)車(chē)最高車(chē)速近年來(lái)也有所提升，最高車(chē)速逐步向

150km/h以上靠攏，到

2020

年已有超過(guò)

30%的車(chē)型最高車(chē)速達(dá)到

140km/h以上。高轉(zhuǎn)速可以更好滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)駕駛時(shí)的動(dòng)力要求。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的可用轉(zhuǎn)速一般是在

700-6000rpm，這個(gè)并不寬的范圍內(nèi)，要面臨低轉(zhuǎn)速扭矩低、高轉(zhuǎn)速噪音大的困擾，無(wú)

法兼顧車(chē)輛從

0

起步加速到

120kph高速超車(chē)的各種動(dòng)力需求。而電機(jī)沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題，

從

0

轉(zhuǎn)速開(kāi)始就能輸出全部扭矩，一直到最高轉(zhuǎn)速之前都能保持恒定功率輸出。隨著電

動(dòng)車(chē)從低端發(fā)展到高端，電動(dòng)車(chē)用戶(hù)也有了更高的要求，用戶(hù)既想要低速時(shí)強(qiáng)勁的加速

性能，又想要很高的最高車(chē)速，還想要在

120kph的高速狀態(tài)下仍然保有加速的動(dòng)力，

提高電機(jī)最高轉(zhuǎn)速是必由之路。扁線化——扁線電機(jī)在新能源車(chē)型中的配套加速。相比圓線電機(jī)，扁線電機(jī)具有更高的

工作效率、更高的功率密度、更強(qiáng)的散熱能力以及更低電磁噪音等，扁線電機(jī)的優(yōu)勢(shì)很

好地契合了新能源汽車(chē)的發(fā)展方向。國(guó)外較早地應(yīng)用了扁線電機(jī)技術(shù)，2007

年，通用

雪佛蘭在

VOLT上采用了發(fā)卡式扁線電機(jī)，2015

年，豐田發(fā)布的第四代普銳斯采用的

也是扁線電機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)電機(jī)企業(yè)在扁線電機(jī)產(chǎn)品和工藝上的突破，自主品牌車(chē)型也開(kāi)

始實(shí)現(xiàn)配套，且滲透率不斷提升。扁線電機(jī)性能更優(yōu)。圓線技術(shù)是發(fā)展了上百年的傳統(tǒng)技術(shù)，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為

廣泛的電磁線，圓線繞成線圈后空隙較大，線圈填充系數(shù)只有

35%-45%，為彌補(bǔ)圓線

線圈填充率低的缺陷，扁線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。扁線將導(dǎo)線形狀發(fā)生改變，由原來(lái)的圓形變

成橫截面為方形的電磁線，帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)十分顯著，包括更高的槽滿(mǎn)率、更高的效率、更

好的散熱性能、更小的體積和更低的成本。永磁同步化——永磁同步電機(jī)因其優(yōu)異的性能在電動(dòng)乘用車(chē)領(lǐng)域彰顯出很高的應(yīng)用價(jià)

值。由于轉(zhuǎn)矩密度高、轉(zhuǎn)距脈動(dòng)低、振動(dòng)噪聲小等特點(diǎn)，永磁同步電機(jī)廣泛地應(yīng)用于電

動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。另外，永磁同步電機(jī)具有寬廣的弱磁范圍與高轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力，這能顯

著增強(qiáng)電動(dòng)汽車(chē)起動(dòng)、加速等性能。寬范圍內(nèi)的高效率將明顯改善電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程。

不過(guò)，惡劣的運(yùn)行環(huán)境與頻繁的過(guò)載容易導(dǎo)致永磁同步電機(jī)磁鋼發(fā)生不可逆失磁。有刷直流電機(jī)控制相對(duì)簡(jiǎn)單，但難以高速運(yùn)行、過(guò)載能力也相對(duì)有限。另外，直流電機(jī)

由于存在電刷與換向器，需要定期維護(hù)，可靠性不高。但因具備良好的調(diào)速性能與成熟

的制造技術(shù)，使其在一些微型校內(nèi)公交車(chē)上仍有應(yīng)用。交流異步電機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、價(jià)格便宜、維護(hù)方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在

驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域占有一定比重。不過(guò)，由于變頻器在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的高次諧波、高轉(zhuǎn)子損耗、

高附加銅耗及鐵耗、高絕緣介質(zhì)損耗、附加轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、電磁噪聲等技術(shù)上的難點(diǎn)，使其

在驅(qū)動(dòng)電機(jī)研發(fā)領(lǐng)域關(guān)注度逐漸下降。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、工作可靠、容錯(cuò)能力強(qiáng)、系統(tǒng)成本低、調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)

良。但由于其噪聲與振動(dòng)大，使其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用較少。1.3

驅(qū)動(dòng)電機(jī)快速增長(zhǎng)全球新能源汽車(chē)市場(chǎng)成長(zhǎng)迅速。2014-2020

年間，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量從

29.7

萬(wàn)輛增

長(zhǎng)到約

300

萬(wàn)輛，年均增速約

49%，同期新能源汽車(chē)滲透率從

0.35%快速增長(zhǎng)至

4%。

我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量則從

2014

年的

4

萬(wàn)輛左右增長(zhǎng)到

2020

年的約

124

萬(wàn)輛，年均增

速

76%。預(yù)計(jì)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場(chǎng)將快速增長(zhǎng)。據(jù)《中國(guó)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)發(fā)展白皮

書(shū)（2021

年）》，2020

年，中國(guó)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝機(jī)量為

146.3

萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)

10.5%。展望

2025

年，在新能源汽車(chē)市場(chǎng)的帶動(dòng)下，中國(guó)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的出貨

量有望超過(guò)

1000

萬(wàn)臺(tái)。2020

年驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)集中度不高，前三家企業(yè)合計(jì)市占率為

29.8%。2020

年，比亞迪、

特斯拉和方正電機(jī)的市場(chǎng)份額排名前三，分別為

13.2%、9.9%和

6.7%。其中比亞迪和

特斯拉均為整車(chē)企業(yè)，方正電機(jī)為第三方獨(dú)立電機(jī)公司。前十企業(yè)中，整車(chē)企業(yè)驅(qū)動(dòng)電

機(jī)市場(chǎng)份額合計(jì)

34.3%，第三方獨(dú)立電機(jī)公司驅(qū)動(dòng)電機(jī)市場(chǎng)份額

28.1%。1.4

驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)不斷開(kāi)拓客戶(hù)和擴(kuò)張產(chǎn)能?chē)?guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。匯川技術(shù)于

2008

年起開(kāi)始經(jīng)營(yíng)新能源動(dòng)力及電源

產(chǎn)品業(yè)務(wù)，并在

2016

年成立蘇州匯川聯(lián)合動(dòng)力系統(tǒng)有限公司，現(xiàn)有產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)電機(jī)

（PM30）、動(dòng)力總成系統(tǒng)（PS3002）等，除乘用車(chē)外，公司也為輕卡及微面車(chē)型提供

動(dòng)力總成方案。臥龍電驅(qū)作為具有

30

多年電機(jī)經(jīng)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的電機(jī)企業(yè)，于

2011

年成立

臥龍

EV電機(jī)事業(yè)部，已陸續(xù)推出十余款電機(jī)產(chǎn)品，覆蓋乘用車(chē)、物流運(yùn)輸車(chē)、商用車(chē)

等多種類(lèi)型車(chē)輛。方正電機(jī)于

2012

年成立新能源電機(jī)業(yè)務(wù)單元，目前該公司驅(qū)動(dòng)電機(jī)

業(yè)務(wù)市占率為

6.7%，為外供驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)第一。國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)配套國(guó)產(chǎn)車(chē)型居多。Marklines數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)如大洋

電機(jī)、方正電機(jī)、匯川技術(shù)、長(zhǎng)鷹信質(zhì)、精進(jìn)電動(dòng)等

2015

年以來(lái)已配套

70

余款車(chē)型，

多為眾泰、吉利、上汽等傳統(tǒng)車(chē)企，以及小鵬、威馬等新能源車(chē)企。臥龍電驅(qū)由于與外

資企業(yè)采埃孚合資成立子公司，受益于采埃孚海外驅(qū)動(dòng)電機(jī)配套，故多配套國(guó)外車(chē)型。2020

年新能源汽車(chē)領(lǐng)域共搭載電機(jī)

140.7

萬(wàn)臺(tái)，其中方正電機(jī)以

9.8

萬(wàn)的裝機(jī)量位列

第三方電機(jī)供應(yīng)商第一，主要為宏光

MINIEV配套，且

2021

年上半年方正電機(jī)已出貨

15

萬(wàn)臺(tái)。臥龍電驅(qū)

2020

年共銷(xiāo)售微特電機(jī)

5523

臺(tái)，主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)領(lǐng)域。驅(qū)動(dòng)電機(jī)企業(yè)積極擴(kuò)產(chǎn)。方正電機(jī)

6

月

28

日晚公告，公司擬在浙江省麗水市開(kāi)發(fā)區(qū)投

資建設(shè)年產(chǎn)

100

萬(wàn)臺(tái)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)項(xiàng)目，總投資為

5

億元人民幣。該項(xiàng)目將分

兩期實(shí)施，2022

年

12

月底之前完成第一期新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)線

2

條的建設(shè)，形

成年產(chǎn)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)

35

萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)能力；2023

年底前完成第二期新能源汽車(chē)驅(qū)

動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)線

4

條的建設(shè)，形成年產(chǎn)新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)

100

萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)能力。項(xiàng)目

達(dá)產(chǎn)后，可新增銷(xiāo)售收入

25

億元。另外，大洋電機(jī)近年來(lái)積極布局驅(qū)動(dòng)電機(jī)行業(yè)，公司新能源汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)產(chǎn)能由

2016

年的

30

萬(wàn)套增長(zhǎng)到

2020

年的

50

萬(wàn)套。雙林股份持續(xù)開(kāi)發(fā)新客戶(hù)，并積極擴(kuò)充

產(chǎn)能，預(yù)計(jì)

2023

年達(dá)到年產(chǎn)能

50

萬(wàn)套。二、扁線電機(jī)有望逐步成為主流2.1

扁線電機(jī)性能更優(yōu)扁線電機(jī)性能更優(yōu)。圓線技術(shù)是發(fā)展了上百年的傳統(tǒng)技術(shù)，是目前產(chǎn)量最大、應(yīng)用最為

廣泛的電磁線，圓線繞成線圈后空隙較大，線圈填充系數(shù)只有

35%-45%，為彌補(bǔ)圓線

線圈填充率低的缺陷，扁線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。扁線將導(dǎo)線形狀發(fā)生改變，由原來(lái)的圓形變

成橫截面為方形的電磁線，帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)十分顯著，包括更高的槽滿(mǎn)率、更高的效率、更

好的散熱性能、更小的體積和更低的成本：1、高槽滿(mǎn)率和高功率：圓線電機(jī)的槽滿(mǎn)率為

35%-45%，扁線電機(jī)的槽滿(mǎn)率為

65%-75%，

較高的槽滿(mǎn)率使得銅填充量增加

20%-30%，這帶來(lái)的磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)等同于提高了

20%-30%的功率。2、減少銅損耗，節(jié)約成本。在電機(jī)損耗中，銅耗占比高達(dá)

65%。銅耗

=

2來(lái)自于

電流通過(guò)銅線時(shí)的電阻發(fā)熱，扁線高槽滿(mǎn)率意味著在同等電機(jī)定子的截面中可以比圓線

塞入更多面積的導(dǎo)線，導(dǎo)線越粗，電阻越小，進(jìn)而熱量損耗也會(huì)越小，因此扁線的銅耗

明顯小于圓線，材料成本下降

10%。3、扁線電機(jī)冷卻效果更好。高槽滿(mǎn)率下繞組間的導(dǎo)熱能力是低槽滿(mǎn)率的

150%，扁線

之間更大的接觸面積使得同等條件下繞組電機(jī)比圓線溫升可降低約

8-12%。電機(jī)繞組端

噴油冷卻技術(shù)在扁線設(shè)計(jì)中發(fā)揮更佳，熱傳導(dǎo)效果更好。扁線由于繞組端部導(dǎo)體間間隙較大，冷卻油可以直接滲透到繞組端部，帶走每一個(gè)導(dǎo)體的熱量，使得繞組溫度下降

68%以上。而圓線繞組在浸漆后，端部形成實(shí)心整體，冷卻油難以滲透入內(nèi)部，只能帶

走中間層導(dǎo)體熱量，易在繞組內(nèi)部形成熱孤島，影響散熱性能。4、易于實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化。由于生產(chǎn)工藝局限，傳統(tǒng)圓線電機(jī)為避免在工藝中損耗

銅線，會(huì)將繞組端部留得略長(zhǎng)一些，而扁線電機(jī)可以通過(guò)把端部導(dǎo)體折成需要的彎曲形

狀，比圓線電機(jī)縮短約

20%的端部尺寸，進(jìn)一步降低空間，進(jìn)而進(jìn)一步降低體積。在

同等功率的條件下，扁線重量下降約

12%，鐵芯有效體積下降，軸向縮短

15%，外經(jīng)

縮短

10%，滿(mǎn)足小型化和輕量化的條件，用材的減少意味成本的降低。5、扁線電機(jī)效率更高。電機(jī)效率與轉(zhuǎn)速和扭矩息息相關(guān)，扁線在橫軸方向上的擴(kuò)大說(shuō)

明最高效區(qū)間的轉(zhuǎn)速范圍擴(kuò)大，意味從城市擁堵的低速工況到高速巡航工況，均能享受

到最高效率；在縱軸方向上的擴(kuò)大說(shuō)明最高效區(qū)間的扭矩范圍擴(kuò)大，意味從小油門(mén)勻速

到大油門(mén)急加速，能夠保障最多的能力用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。同時(shí)，扁線和圓線電機(jī)的效率差

值在常用工況下愈發(fā)擴(kuò)大，在

WLTC標(biāo)準(zhǔn)下，效率差為

1.12%，但在全轉(zhuǎn)速條件下，

效率差擴(kuò)大為

2.02%。扁線電機(jī)的峰值效率達(dá)到

97.8%，圓線電機(jī)的峰值效率為

96.6%，

效率差值為

1.2%，換算到

NEDC的續(xù)航里程增長(zhǎng)

4%-5%，電池包可減小

4%-5%，整

車(chē)經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)增強(qiáng)。6、扁線電機(jī)電磁噪音更低，NVH性能更好。扁線電機(jī)導(dǎo)線應(yīng)力大，剛性強(qiáng)，電樞剛度

高，能夠抑制電樞噪音。相較于圓線電機(jī)，扁線

NVH下降

12%，電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩減少

81%，且繞組剛度增強(qiáng)，彈性模量提高，更利于阻抗共振的發(fā)生。2.2

新能源汽車(chē)高速發(fā)展，扁線電機(jī)滲透率不斷提升新能源汽車(chē)滲透率不斷快速提升。近年新能源汽車(chē)滲透率不斷提升，行業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)增長(zhǎng)，

根據(jù)

marklines，2020

年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為

324

萬(wàn)輛，同比增加

43%。隨著各國(guó)

補(bǔ)貼政策力度加大以及人們消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，未來(lái)新能源汽車(chē)仍有強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿?，預(yù)

計(jì)到

2025

年，全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量將超過(guò)

1800

萬(wàn)輛，新能源汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求

將帶動(dòng)漆包線應(yīng)用的規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。扁線電機(jī)在新能源車(chē)型中的配套加速。相比圓線電機(jī)，扁線電機(jī)具有更高的轉(zhuǎn)換效率、

更高的功率密度、更強(qiáng)的散熱能力以及更低電磁噪音等，扁線電機(jī)的優(yōu)勢(shì)很好地契合了

新能源汽車(chē)的發(fā)展方向。國(guó)外較早地應(yīng)用了扁線電機(jī)技術(shù)，2007

年，通用雪佛蘭在

VOLT上采用了發(fā)卡式扁線電機(jī)，2015

年，豐田發(fā)布的第四代普銳斯采用的也是扁線電機(jī)。隨著國(guó)內(nèi)電機(jī)企業(yè)在扁線電機(jī)產(chǎn)品和工藝上的突破，自主品牌車(chē)型也開(kāi)始實(shí)現(xiàn)配套，且

滲透率不斷提升。同時(shí)，在高端車(chē)型中為滿(mǎn)足對(duì)高性能的追求，搭配扁線電機(jī)數(shù)量也開(kāi)始由原來(lái)的單電機(jī)

增加到雙電機(jī)，例如保時(shí)捷首款純電動(dòng)跑車(chē)

Taycan，甚至部分車(chē)型會(huì)搭配三電機(jī)。新

能源車(chē)銷(xiāo)量的高增長(zhǎng)+扁線電機(jī)滲透率的提升+單車(chē)電機(jī)數(shù)量和功率提升共同拉動(dòng)了對(duì)

扁線的需求，預(yù)計(jì)

2025

年驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扁線需求將接近

19

萬(wàn)噸。2.3

扁線產(chǎn)品高壁壘帶來(lái)先發(fā)優(yōu)勢(shì)扁線對(duì)原材料、工藝及設(shè)備的要求更加苛刻。扁線電機(jī)雖優(yōu)勢(shì)明顯，但其原材料、工藝、

設(shè)備上的難點(diǎn)較多，也是扁線電機(jī)的壁壘所在。扁線電機(jī)對(duì)于銅線的要求更高，要求其

具有一定彈性，但折彎后的反彈也會(huì)使電磁線的絕緣層受損，這就使得銅線的設(shè)計(jì)難度

上升。此外，扁線制作工藝更加復(fù)雜，電磁線的涂覆層在烘干后會(huì)收縮，圓線的涂覆層

能夠自然收縮均勻，而扁線的涂覆層在收縮過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)四角變薄、中間變厚的情形，

會(huì)影響了電磁線的絕緣性，從而需要在彎角處進(jìn)行加厚。另外，扁線對(duì)模具的精度要求

也更高，電磁線的原材料銅桿在經(jīng)過(guò)拉伸后其截面會(huì)自然形成圓形，而扁線則需要依靠

專(zhuān)業(yè)的模具成形，且扁線

R角的大小范圍需控制在

0.65-0.8mm之間。部分頭部企業(yè)實(shí)現(xiàn)扁線技術(shù)突破，并進(jìn)入主機(jī)廠供應(yīng)鏈。為新能源汽車(chē)行業(yè)配套，技術(shù)

門(mén)檻高，認(rèn)證周期長(zhǎng)，需要通過(guò)電機(jī)測(cè)試、總成測(cè)試乃至總車(chē)測(cè)試等諸多環(huán)節(jié)以及較長(zhǎng)

周期的認(rèn)證，才能形成供貨關(guān)系。以精達(dá)股份代表的頭部電磁線公司，通過(guò)前幾年大量

的研發(fā)投入成功突破扁線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)用扁線產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)，并在過(guò)去幾年

成功導(dǎo)入美國(guó)標(biāo)桿客戶(hù)、德國(guó)標(biāo)桿客戶(hù)、自主品牌大客戶(hù)，在高壁壘的扁線行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中

獲得了一定的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。2.4

國(guó)內(nèi)扁導(dǎo)線進(jìn)入國(guó)際供應(yīng)鏈，國(guó)內(nèi)扁線電機(jī)產(chǎn)業(yè)化加快新能源汽車(chē)?yán)瓌?dòng)扁線需求，頭部企業(yè)積極進(jìn)行布局和擴(kuò)產(chǎn)。新能源汽車(chē)的高景氣拉動(dòng)扁

線電機(jī)需求，國(guó)內(nèi)企業(yè)加快擴(kuò)產(chǎn)。精達(dá)股份在

2015

年對(duì)新能源車(chē)用電驅(qū)扁線進(jìn)行布局，

目前扁線年產(chǎn)能為

1.5

萬(wàn)噸，并且擁有年產(chǎn)

3

萬(wàn)噸的新能源車(chē)用扁平電磁線在建項(xiàng)目，

預(yù)計(jì)在

2022

年年底可擁有年產(chǎn)

4.5

萬(wàn)噸的車(chē)用扁線電機(jī)產(chǎn)能，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。金

杯電工目前用于新能源汽車(chē)的產(chǎn)能為

200

噸/月，快速增長(zhǎng)的車(chē)用扁線需求推動(dòng)金杯電

工加快擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)

2021

年底可達(dá)到年產(chǎn)能

7000

噸。長(zhǎng)城科技同樣也在積極擴(kuò)張新能

源車(chē)用電磁線產(chǎn)能。三、永磁同步電機(jī)與異步并存，永磁占比持續(xù)提升3.1

永磁同步與異步電機(jī)并存，永磁比例持續(xù)提升永磁同步與交流異步電機(jī)各有所長(zhǎng)。永磁同步電機(jī)在制造電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)加入了永磁體，使

電機(jī)性能進(jìn)一步提升，同時(shí)使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。交流異

步電機(jī)由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)為

機(jī)械能。永磁同步電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）轉(zhuǎn)子無(wú)勵(lì)磁繞組，所以無(wú)轉(zhuǎn)子銅耗，因此電機(jī)效率較高；2）高性能永磁材料提供勵(lì)磁，給定功率小，電機(jī)體積可以減??；3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，故電機(jī)動(dòng)態(tài)性能較好；4）低效率時(shí)有較大的功率和轉(zhuǎn)矩輸出。缺點(diǎn)主要是成本高，可靠性低，加工工藝復(fù)雜，機(jī)械強(qiáng)度差，電動(dòng)車(chē)性能受環(huán)境影響大。交流異步電機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：1）無(wú)永磁高溫退磁問(wèn)題，可以將峰值功率、額定功率工作時(shí)間延長(zhǎng)；2）電機(jī)特性受環(huán)境影響?。?）自身就具有啟動(dòng)高轉(zhuǎn)矩、高速轉(zhuǎn)矩調(diào)整。缺點(diǎn)主要是轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)來(lái)自定子勵(lì)磁，存在銅耗，能量轉(zhuǎn)化率比永磁同步電機(jī)低。永磁同步電機(jī)低速性能好、轉(zhuǎn)化效率高，適合頻繁啟停的復(fù)雜工況。從電機(jī)的特性來(lái)說(shuō)，

汽車(chē)在低速行駛時(shí)，永磁同步電機(jī)更能提供性能輸出、保持高效運(yùn)轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是體積小、

重量輕，可以增加電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程，適用于中小型乘用車(chē)。并且同步電機(jī)調(diào)速性能

好，在面對(duì)反復(fù)啟停、加減速時(shí)，仍能夠保持較高效率，適合城市交通的工況環(huán)境。交流異步電機(jī)高速性能穩(wěn)定，無(wú)退磁風(fēng)險(xiǎn)。交流異步電機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速下提

供穩(wěn)定的性能輸出，可以提升高速工況下汽車(chē)的加速性能。目前主要應(yīng)用在雙電機(jī)高性

能車(chē)型上作為永磁同步電機(jī)的有益補(bǔ)充。永磁同步電機(jī)配套占比提升。根據(jù)工信部《新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄》，近幾

年我國(guó)新能源乘用車(chē)車(chē)型配套永磁同步電機(jī)的比例從

2017

年的

85%提升到

2020

年的

96%，配套車(chē)型數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)特斯拉配套永磁同步電機(jī)的車(chē)型比例不斷提升。早期

ModelS與

ModelX出于

成本與技術(shù)的考量，均采用交流異步電機(jī)，但自

Model3

首次配套永磁同步電機(jī)以來(lái)，

特斯拉各類(lèi)車(chē)型的單電機(jī)版本均配套同步電機(jī)，雙電機(jī)版本均采用同步+異步的方案。目前交流異步電機(jī)多用于搭配永磁同步電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)在低速和高速工況的表現(xiàn)平衡。在

一些雙電機(jī)、多電機(jī)新能源車(chē)中，永磁同步電機(jī)能在低速工況實(shí)現(xiàn)高效率，保證更長(zhǎng)的

續(xù)航能力，而異步電機(jī)能保證高速工況下，更強(qiáng)的性能表現(xiàn)。當(dāng)汽車(chē)處于中低速工況時(shí)，

低速高效率的同步電機(jī)工作，維持汽車(chē)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)；處于高速工況時(shí)，雙電機(jī)同時(shí)工作，

提供強(qiáng)大的加速性能。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2021

年第

1-6

批新能源汽車(chē)推薦目錄中，交

流異步電機(jī)應(yīng)用在了雙電機(jī)車(chē)型上較多，與永磁同步電機(jī)搭配使用。3.2

釹鐵硼永磁介紹銣鐵硼永磁材料性?xún)r(jià)比高、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。永磁材料指磁性材料一經(jīng)外在磁場(chǎng)磁化即能

長(zhǎng)時(shí)間保持恒定強(qiáng)磁性的硬磁性材料，通常擁有較高的矯頑力。稀土釹鐵硼永磁材料由

稀土制成，具有高矯頑力、高剩磁、高磁能積等特性，在現(xiàn)有永磁材料體系中，釹鐵硼

永磁材料應(yīng)用領(lǐng)域最廣、發(fā)展速度最快、綜合性能最優(yōu)且價(jià)格相對(duì)較低。釹鐵硼作為第

三代稀土永磁材料，按制造工藝主要分為三類(lèi)，包括燒結(jié)釹鐵硼、粘結(jié)釹鐵硼和熱壓釹

鐵硼，逐步替代第一、二代釤鈷永磁，于

1982

年由日本住友特殊金屬的佐川真人發(fā)現(xiàn)。

主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)、變頻空調(diào)、風(fēng)力發(fā)電、節(jié)能電梯等領(lǐng)域。高性能銣鐵硼永磁材料應(yīng)用廣。燒結(jié)釹鐵硼作為高性能釹鐵硼永磁材料，其性能優(yōu)異且

性?xún)r(jià)比高，目前應(yīng)領(lǐng)域最廣。下游應(yīng)用領(lǐng)域包括：1）電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)

向及傳感器等；2）風(fēng)力發(fā)電；3）信息產(chǎn)業(yè)的光盤(pán)及硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)；4）家用電器的變頻空

調(diào)、冰箱和洗衣機(jī)等。3.3

驅(qū)動(dòng)電機(jī)永磁化拉動(dòng)釹鐵硼材料需求增長(zhǎng)永磁同步電機(jī)在新能源汽車(chē)領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)，銣鐵硼產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤嬗谛履茉雌?chē)市場(chǎng)的快速

發(fā)展。一方面，新能源汽車(chē)市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)，各國(guó)新能源汽車(chē)滲透率不斷加大，將直接驅(qū)

動(dòng)銣鐵硼需求的增長(zhǎng)；另一方面，隨著雙電機(jī)和多電機(jī)車(chē)型占比的增加，單車(chē)銣鐵硼用

量也會(huì)相應(yīng)增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到

2023

年，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)銣鐵硼需求量將接近

15000

噸，全

球范圍內(nèi)新能源汽車(chē)銣鐵硼需求量將超

37000

噸。在銣鐵硼永