电机扁线化带来新一轮技术迭代，未来扁线电机渗透率有望快速提升

1.1 驱动电机是新能源产业重要环节，永磁同步电机已占主导

驱动电机是新能源汽车产业链重要环节。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行 结构，驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一，其驱动特性直 接决定汽车行驶的爬坡、加速、速度等主要性能指标，是电动汽车的重要部件。以主流永磁 同步电机为例，电机主要由定子、转子以及机械结构组成，关键部件是定子和转子。

永磁同步电机和交流异步电机已成为乘用车领域主流选择。永磁同步电动机的永磁是指在制造电 机转子时加入了永磁体，使电机的性能得到进一步的提升，这也是永磁同步电机与交流异步电机 的区别。所谓同步，就指的是让电机中的转子转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。而 交流异步电动机中由于转子总是在“追赶”定子旋转磁场的转速，并且为了能够切割磁感应线而 产生感应电流，转子的转速总要比定子旋转磁场的转速慢，这也就形成了异步运行，即异步感应 电动机。

永磁同步电机和交流异步电机各有千秋。永磁同步电机本身具有转矩密度、功率密度、效率较高、 调速性能好等优点，再加上自身体积小、重量轻等优势，但它并不是没有缺点，除了原料带来的成本问题外，它会有在高温下磁性衰减的问题，这也是为何中小型纯电动车不能进行长时间的高 速巡航。相对来讲，交流异步电机则具有结构简单、可靠性较高、拥有较好的高速性能以及加速性能等优势；这也是一些以性能标榜的电动跑车以及中大型 SUV 会偏爱它的问题，如特斯拉 model S、model X、蔚来 ES8 等都在使用。不过相对来讲它的缺点则体现在转矩密度、功率密度、效率密度偏低，并且还伴随着体积大、重量沉、发热量大的问题。总体来看，可以理解为搭 载永磁同步电动机的电动车续航相对更好一些，搭载交流感应电动机的电动车加速性能更好。

永磁同步电机在国内驱动电机市场中份额近 95%。永磁同步电机由于我国在稀土资源方面的 优势，以及永磁同步电机功率密度大、峰值效率高、尺寸小、质量轻、结构多样化及应用范围广 等特性，永磁同步电机在国内装机量快速提升，2021 年前 11月国内永磁同步电机装机量达 269 万台，装机占比达到 94%，在新能源驱动电机市场中占据主导地位。

1.2 扁线绕组电机优势明显，技术提升潜力大

我们判断驱动电机的一个技术发展趋势是绕组扁线化（Hair-pin 电机）。电机的总体目标是提升 效率和功率密度，减少体积和重量。扁线绕组电机显著特点是定子绕组中采用扁铜线，先把绕组 做成类似发卡一样的形状，穿进定子槽内，再在另外一端把发卡的端部焊接起来。通过应用截面积更大的扁铜线，提高电机槽满率，具有高功率/转矩密度、高效率、散热性能更好等优点，同时 更易于实现自动化生产，满足新能源乘用车市场爆发后对产品一致性高的要求。但同时扁线电机 大规模应用也需要克服一些缺点，比如良品率低，转速上不去，标准化难以及专利壁垒等。

扁线具有较高的槽满率，高能量转换效率带来电池成本节约。电机的功率与铜含量成正相关，相 同体积下铜线填充量增加 20-30%，意味着输出转换功率有望提升 20-30%。扁线电机具有高槽满 率，其纯铜槽满率达到 70%，而传统圆线仅 40%左右；电机的能源损耗中 65%来自于铜耗，由 于扁线电机需要的铜线比相同功率的圆线电机更短，绕组电阻降低，铜耗降低，带来了更高的转 换效率。此外，在市区城市拥堵的工况（低转速高扭矩）中，扁线电机工作效率要比圆线高出 10%。高槽满率带来高效率区域面积，车辆路况试验 WLTP 续航增加，在续航里程相同的情况下 减少蓄电池容量，可有效降低整车成本 15%。

扁线散热性好，提升高温动力性。扁线由于导体接触紧密，槽里空隙降低，热量传导和散热系数 提高，高槽满率下绕组间的导热能力是低槽满率的 1.5 倍；交流电阻下降在中低速发热降低，相 对圆线定子温升降低 18%，降低齿槽内热阻，热传导更好；并且槽满率高，具有更强功率扭矩能 力，改善定子槽内散热，降低齿槽内热阻，温升可降低约 8~12%，在更低的温升条件下，整车可 以实现更好的加速性能。

扁线电机功率密度更高，整车动力更强劲。扁线电机槽满率高，转矩密度提高，有效体积缩小， 转矩加大，而功率提高，功率密度提高（例如上汽第二代 EDU 高功率 Hair-pin 电机使功率密度提高 20%），电机扭矩输出能力加强，进一步提升功率密度和整车动力性能。圆线电机功率密度约 3.5kw/kg 的水平，已无法满足“十三五”规划中功率密度应满足 4.0kw/kg 的要求，而当前领先企业的扁线电机的功率密度约 5kw/kg，因此扁线电机是未来发展的必然趋势。此外，扁线电机利用 其较大的端部导体间隙优势，冷却油可以直接渗透入绕组端部，吸收每一个导体的热量，将电机 绕组温度降低 68%以上，大大提升了电机的功率密度和转矩密度水平。

扁线电机电磁噪音低，整车更安静。扁线电机导线应力和绕组刚性较大，电枢具备更好的刚度， 弹性模量提高，物体模态发生变化，更有利于阻抗共振的发生，对电枢噪音具有抑制作用。此外， 齿槽转矩是永磁电机的一个固有问题，虽然它不会使电动机平均有效转矩增加或减少，但它会引 起速度波动、电机振动和噪声（NVH）。扁线绕组通过铁芯端部插线，不需要从槽口嵌线，电磁 设计上相对而言较小的槽口尺寸，电机齿槽转矩可降低 19%，NVH 可下降 12%，进一步抑制了 电磁噪音。

扁线小体积带来高集成效率，契合多合一电驱发展趋势。扁线槽满率高，绕线方法更先进，更易 裁剪，绕组端部高度可降低 15%上下，更易压缩，相同功率下电机的体积更小；相对于传统圆线 铜线绕组，扁线铁芯的有效体积下降，轴向可缩短 15%，外径可缩短 10%，铜用量可下降 20% 左右，整体重量可下降 10%，符合当前电机轻量化和小型化的趋势。

1.3主流车企纷纷换装扁线电机，扁线电机渗透率将快速提升

2020 年新能源汽车销量前 15 名的车型中，仅有欧拉 R1、理想 ONE、蔚来 ES6 等部分车型采用 扁线电机，2020 年扁线电机的渗透率不到 10%，叠加新能源汽车渗透率 5.4%，扁线的综合渗透 率不到 1%。

2021 年来扁线电机渗透率快速提升。2021 来特斯拉、广汽换装扁线电机，比亚迪 DMI 全系采用 扁线电机，上汽、长城的新车型也纷纷转为扁线电机，2021 年前 11 月单月销量前 40 名的车型 中，配套扁线绕组的车型达到了 16 款。我们测算销量前 40 车型的扁线渗透率达到了 31.1%，而 由于 11 月单月销量前 40 车型在当月乘用车总销量的占比达到了 76.6%，预计当前扁线电机渗透 率已超过 23.9%。(销量靠后的高端车型扁线渗透率更高)

后续待上市潜在爆款车型 ET5、ET7、智己、极氪等也均采用扁线电机，考虑到扁线高功率密度、 高能量转换效率、散热性好等优势，预计未来 3-5 年扁线电机渗透率将快速提升。

1.4 双电机配置提升，2025 年全球驱动电机市场有望达到 740 亿元

新能源汽车性能升级在即，双电机布置占比上升。当前中高端车型多配备单电机版本和双电机两 个版本，单驱动电机多见于低配版车型，纯电动车将驱动电机前置或后置，混动车型一般将驱动 电机前置；双驱动电机一般为高配版车型，纯电动、插混和增程式都涉及，前后各部署一个驱动 电机。当前新能源汽车渗透率快速上升，随着电动车在消费端认可度提升，我们认为新能源汽车 在性能方面的升级趋势将带动对四驱双电机、甚三电机版本的车型需求，双电机车型的市场占 比或将进一步上升。

新能源汽车市场爆发，驱动电机装机量快速增长。得益于国内新能源汽车市场的爆发，近几年国 内新能源驱动电机装机量实现了快速增长，2021 年国内新能源汽车销量超 330 万辆，假设双电机 车型渗透率达 12%，预计 2021 年国内驱动电机装机量将达到约 370 万台，同比增速超 150%。

较好的新能源汽车增长环境下，预计 2025 年全球新能源驱动电机市场规模将达到 740 亿元。在 双积分、碳排放、车型进步等多因素推动下，新能源汽车中长期销量高速增长确定性更强；长期 来看，更长续航将成新能源汽车主流趋势。预计 2022 年全球 925 万辆，中国 530 万辆销量； 2025 年全球超 2200 万辆，中国超 945 万辆；2030 年电动车年度销量渗透率接近 45%。在中长 期过程中，电动车对燃油车替代形成双向反馈，电动车正向反馈，配套更加成熟，使用体验持续 提升；燃油车负面反馈，配套收缩，使用体验持续下降，此背景下，新能源汽车有望加速实现对 燃油车的替代。伴随下游需求提升，叠加未来电机性能升级所带来的双电机占比提升，未来新能 源驱动电机市场有望迎来黄金增长期。（报告来源：未来智库）