電機扁線化帶來新一輪技術迭代，未來扁線電機滲透率有望快速提升

1.1 驅動電機是新能源產業重要環節，永磁同步電機已占主導

驅動電機是新能源汽車產業鏈重要環節。電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行使中的主要執行 結構，驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一，其驅動特性直 接決定汽車行駛的爬坡、加速、速度等主要性能指標，是電動汽車的重要部件。以主流永磁 同步電機為例，電機主要由定子、轉子以及機械結構組成，關鍵部件是定子和轉子。

永磁同步電機和交流異步電機已成為乘用車領域主流選擇。永磁同步電動機的永磁是指在制造電 機轉子時加入了永磁體，使電機的性能得到進一步的提升，這也是永磁同步電機與交流異步電機 的區別。所謂同步，就指的是讓電機中的轉子轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。而 交流異步電動機中由于轉子總是在“追趕”定子旋轉磁場的轉速，并且為了能夠切割磁感應線而 產生感應電流，轉子的轉速總要比定子旋轉磁場的轉速慢，這也就形成了異步運行，即異步感應 電動機。

永磁同步電機和交流異步電機各有千秋。永磁同步電機本身具有轉矩密度、功率密度、效率較高、 調速性能好等優點，再加上自身體積小、重量輕等優勢，但它并不是沒有缺點，除了原料帶來的成本問題外，它會有在高溫下磁性衰減的問題，這也是為何中小型純電動車不能進行長時間的高 速巡航。相對來講，交流異步電機則具有結構簡單、可靠性較高、擁有較好的高速性能以及加速性能等優勢；這也是一些以性能標榜的電動跑車以及中大型 SUV 會偏愛它的問題，如特斯拉 model S、model X、蔚來 ES8 等都在使用。不過相對來講它的缺點則體現在轉矩密度、功率密度、效率密度偏低，并且還伴隨著體積大、重量沉、發熱量大的問題?？傮w來看，可以理解為搭 載永磁同步電動機的電動車續航相對更好一些，搭載交流感應電動機的電動車加速性能更好。

永磁同步電機在國內驅動電機市場中份額近 95%。永磁同步電機由于我國在稀土資源方面的 優勢，以及永磁同步電機功率密度大、峰值效率高、尺寸小、質量輕、結構多樣化及應用范圍廣 等特性，永磁同步電機在國內裝機量快速提升，2021 年前 11月國內永磁同步電機裝機量達 269 萬臺，裝機占比達到 94%，在新能源驅動電機市場中占據主導地位。

1.2 扁線繞組電機優勢明顯，技術提升潛力大

我們判斷驅動電機的一個技術發展趨勢是繞組扁線化（Hair-pin 電機）。電機的總體目標是提升 效率和功率密度，減少體積和重量。扁線繞組電機顯著特點是定子繞組中采用扁銅線，先把繞組 做成類似發卡一樣的形狀，穿進定子槽內，再在另外一端把發卡的端部焊接起來。通過應用截面積更大的扁銅線，提高電機槽滿率，具有高功率/轉矩密度、高效率、散熱性能更好等優點，同時 更易于實現自動化生產，滿足新能源乘用車市場爆發后對產品一致性高的要求。但同時扁線電機 大規模應用也需要克服一些缺點，比如良品率低，轉速上不去，標準化難以及專利壁壘等。

扁線具有較高的槽滿率，高能量轉換效率帶來電池成本節約。電機的功率與銅含量成正相關，相 同體積下銅線填充量增加 20-30%，意味著輸出轉換功率有望提升 20-30%。扁線電機具有高槽滿 率，其純銅槽滿率達到 70%，而傳統圓線僅 40%左右；電機的能源損耗中 65%來自于銅耗，由 于扁線電機需要的銅線比相同功率的圓線電機更短，繞組電阻降低，銅耗降低，帶來了更高的轉 換效率。此外，在市區城市擁堵的工況（低轉速高扭矩）中，扁線電機工作效率要比圓線高出 10%。高槽滿率帶來高效率區域面積，車輛路況試驗 WLTP 續航增加，在續航里程相同的情況下 減少蓄電池容量，可有效降低整車成本 15%。

扁線散熱性好，提升高溫動力性。扁線由于導體接觸緊密，槽里空隙降低，熱量傳導和散熱系數 提高，高槽滿率下繞組間的導熱能力是低槽滿率的 1.5 倍；交流電阻下降在中低速發熱降低，相 對圓線定子溫升降低 18%，降低齒槽內熱阻，熱傳導更好；并且槽滿率高，具有更強功率扭矩能 力，改善定子槽內散熱，降低齒槽內熱阻，溫升可降低約 8~12%，在更低的溫升條件下，整車可 以實現更好的加速性能。

扁線電機功率密度更高，整車動力更強勁。扁線電機槽滿率高，轉矩密度提高，有效體積縮小， 轉矩加大，而功率提高，功率密度提高（例如上汽第二代 EDU 高功率 Hair-pin 電機使功率密度提高 20%），電機扭矩輸出能力加強，進一步提升功率密度和整車動力性能。圓線電機功率密度約 3.5kw/kg 的水平，已無法滿足“十三五”規劃中功率密度應滿足 4.0kw/kg 的要求，而當前領先企業的扁線電機的功率密度約 5kw/kg，因此扁線電機是未來發展的必然趨勢。此外，扁線電機利用 其較大的端部導體間隙優勢，冷卻油可以直接滲透入繞組端部，吸收每一個導體的熱量，將電機 繞組溫度降低 68%以上，大大提升了電機的功率密度和轉矩密度水平。

扁線電機電磁噪音低，整車更安靜。扁線電機導線應力和繞組剛性較大，電樞具備更好的剛度， 彈性模量提高，物體模態發生變化，更有利于阻抗共振的發生，對電樞噪音具有抑制作用。此外， 齒槽轉矩是永磁電機的一個固有問題，雖然它不會使電動機平均有效轉矩增加或減少，但它會引 起速度波動、電機振動和噪聲（NVH）。扁線繞組通過鐵芯端部插線，不需要從槽口嵌線，電磁 設計上相對而言較小的槽口尺寸，電機齒槽轉矩可降低 19%，NVH 可下降 12%，進一步抑制了 電磁噪音。

扁線小體積帶來高集成效率，契合多合一電驅發展趨勢。扁線槽滿率高，繞線方法更先進，更易 裁剪，繞組端部高度可降低 15%上下，更易壓縮，相同功率下電機的體積更??；相對于傳統圓線 銅線繞組，扁線鐵芯的有效體積下降，軸向可縮短 15%，外徑可縮短 10%，銅用量可下降 20% 左右，整體重量可下降 10%，符合當前電機輕量化和小型化的趨勢。

1.3主流車企紛紛換裝扁線電機，扁線電機滲透率將快速提升

2020 年新能源汽車銷量前 15 名的車型中，僅有歐拉 R1、理想 ONE、蔚來 ES6 等部分車型采用 扁線電機，2020 年扁線電機的滲透率不到 10%，疊加新能源汽車滲透率 5.4%，扁線的綜合滲透 率不到 1%。

2021 年來扁線電機滲透率快速提升。2021 來特斯拉、廣汽換裝扁線電機，比亞迪 DMI 全系采用 扁線電機，上汽、長城的新車型也紛紛轉為扁線電機，2021 年前 11 月單月銷量前 40 名的車型 中，配套扁線繞組的車型達到了 16 款。我們測算銷量前 40 車型的扁線滲透率達到了 31.1%，而 由于 11 月單月銷量前 40 車型在當月乘用車總銷量的占比達到了 76.6%，預計當前扁線電機滲透 率已超過 23.9%。(銷量靠后的高端車型扁線滲透率更高)

后續待上市潛在爆款車型 ET5、ET7、智己、極氪等也均采用扁線電機，考慮到扁線高功率密度、 高能量轉換效率、散熱性好等優勢，預計未來 3-5 年扁線電機滲透率將快速提升。

1.4 雙電機配置提升，2025 年全球驅動電機市場有望達到 740 億元

新能源汽車性能升級在即，雙電機布置占比上升。當前中高端車型多配備單電機版本和雙電機兩 個版本，單驅動電機多見于低配版車型，純電動車將驅動電機前置或后置，混動車型一般將驅動 電機前置；雙驅動電機一般為高配版車型，純電動、插混和增程式都涉及，前后各部署一個驅動 電機。當前新能源汽車滲透率快速上升，隨著電動車在消費端認可度提升，我們認為新能源汽車 在性能方面的升級趨勢將帶動對四驅雙電機、甚三電機版本的車型需求，雙電機車型的市場占 比或將進一步上升。

新能源汽車市場爆發，驅動電機裝機量快速增長。得益于國內新能源汽車市場的爆發，近幾年國 內新能源驅動電機裝機量實現了快速增長，2021 年國內新能源汽車銷量超 330 萬輛，假設雙電機 車型滲透率達 12%，預計 2021 年國內驅動電機裝機量將達到約 370 萬臺，同比增速超 150%。

較好的新能源汽車增長環境下，預計 2025 年全球新能源驅動電機市場規模將達到 740 億元。在 雙積分、碳排放、車型進步等多因素推動下，新能源汽車中長期銷量高速增長確定性更強；長期 來看，更長續航將成新能源汽車主流趨勢。預計 2022 年全球 925 萬輛，中國 530 萬輛銷量； 2025 年全球超 2200 萬輛，中國超 945 萬輛；2030 年電動車年度銷量滲透率接近 45%。在中長 期過程中，電動車對燃油車替代形成雙向反饋，電動車正向反饋，配套更加成熟，使用體驗持續 提升；燃油車負面反饋，配套收縮，使用體驗持續下降，此背景下，新能源汽車有望加速實現對 燃油車的替代。伴隨下游需求提升，疊加未來電機性能升級所帶來的雙電機占比提升，未來新能 源驅動電機市場有望迎來黃金增長期。（報告來源：未來智庫）