? 新能源汽車迎來快速增長期，帶動電機需求快速提升。2021年全球新能源汽車總銷量675萬輛，同比增長108%，其中我國總銷量為352.1萬輛，同比增長157.5%，為全球最大市場。作為三電之一的驅動電機，同樣進入高速增長期。經過測算，到2025年，我國驅動電機市場空間將達到361.38億元，五年CAGR為54.6%。

? 電機技術不斷革新，帶來行業發展機遇。國內外電動汽車電機主要朝以下幾個方面發展：高功率密度、電機冷卻方式發展多樣化、低成本化、高集成化、良好的振動噪聲特性和高效率。這些新的電機技術在實現單電機功率提升的同時也會提升單電機價值量。

? 驅動電機有望迎來量價齊升。為實現功率提升，電機扁線化已經是大勢所趨，2021年國內銷量排名前20的車型中，有一半車型已經開始裝配或選裝扁線電機。同時，雙電機車型滲透率也在進一步提升，預計到2025年雙電機滲透率將達到25%。隨著扁線電機滲透率的提升和雙電機車型比例的提升，2022年驅動電機行業將迎來量價齊升。

? 驅動電機規模效應逐步釋放。驅動電機行業屬于資本密集型產業，生產依賴于自動化線，固定投資大，每10萬套產能對應投資約6900萬元；且每款電機的開發費用不低，開發費約占總成本比重10%。未來隨著規模效應的顯現，盈利將會大幅改善。

驅動電機作為電動汽車驅動系統中的核心零部件，其性能直接決定了整車的動力性能，故根據《新能源汽車驅動用永磁同步電機的設計》，相比于傳統的工業電機，

驅動電機對性能的要求有以下特點：

1）高功率密度，高比功率：驅動電機需要作為動力能源要驅動整車進行運動，且相應速度要足夠快，故要求驅動電機具備高的功率密度。

2）高效率：為提高電動汽車的續航行駛里程，需要降低電機各部分損耗值，并能夠在汽車減速制動時進行能量回收提高能源利用率。

3）高過載能力：電機的啟動轉矩要足夠大，以滿足電動汽車的加速能力和爬坡能力。

4）寬調速范圍：為了滿足頻繁起動和停車、低速爬坡、高速行駛以及非常寬的運行速度范圍等特點，驅動電機輸出特性需要在電機低速與高速運行范圍內都能達到精準的控制要求，而且不失去其他動力性指標要求。

5）高可靠性：新能源汽車的動力電池組集電機繞組中的電壓很容易到達 300V以上范圍，故要求驅動電機的電氣系統的安全防護等級較高，以保證安全。

6）高動態相應性能：以滿足汽車頻繁起停等復雜工況的要求及多臺電機協調運行的要求。

7）小體積，輕重量：受到整車空間的限制，以及必須考慮與傳動系之間的連接與安裝等問題，要求牽引電機具有體積小、重量輕等特點。

應用于新能源汽車驅動電機有以下幾種類型，不同電機類型有不同的優劣勢：

1）直流電機：早期新能源汽車驅動用電機大多是直流電機，因為其轉矩速度特性能夠較好滿足新能源汽車的性能要求，且控制簡單。但由于其結構的缺陷，導致其對使用環境要求高、壽命短、保養困難。隨著電子器件和微控制器的技術進步，目前交流電機已基本取代直流電機。

2）交流異步電機（也稱交流感應電機）：其結構簡單、可靠性高、控制技術相對成熟；但異步電機轉子容易發熱，在高速運行時需要較大的冷卻功率，對控制器技術要求較高；且低速性能不好，需要減速機構。由于美國本土缺少生產永磁同步電機的稀土資源，從其國家戰略考慮，美國生產的純電動汽車或混合動力汽車大多采用了交流感應電機作為其驅動電機。

3）永磁同步電機：與傳統電勵磁同步電機不同，其轉子采用永磁體，該結構省去了傳統同步電機中的電刷、集電環以及勵磁繞組，從而無以上轉子部件所引起的銅耗，具有高效、高功率密度、高可靠性、體積小等優點。

4）開關磁阻電機是一種比較新型的電機，比之其他類型電機，在結構上沒有永磁體、電刷和滑環等零部件，其具有結構簡單、制造成本低、適于高速運行等優點。但是，其扭矩性能低，轉矩脈動和噪聲水平較其他類型電機都大，因此開關磁阻電機電驅動系統在新能源汽車中的開發與應用受到一定限制。不同電機類型有不同的優劣勢。從行業配套角度看，新能源汽車主要使用的是交流感應電機和永磁同步電機。但高效、低損耗使得永磁同步電機相比異步電機更加節能。從裝機量角度看，永磁同步電機由于其優異的綜合性能，一直占據最高比例，到2019 年，我國新能源汽車中永磁同步電機的比例已超過 90%。近年來，持續選擇交流異步電機技術路徑的特斯拉，在其新推出的 Model 3 車型中，也開始采用永磁同

步電機方案。

提升功率密度為主要發展趨勢

相比于過去幾年，我國的驅動電機技術已經取得了較大進步，已經具備自主研發各類新能源汽車所需驅動電機產品的技術能力，主要性能指標也已經達到國際先進水平，但在峰值轉速、功率密度及效率方面與國外仍存在一定的差距。

國內外電動汽車電機主要朝以下幾個方面發展：高功率密度、電機冷卻方式發展多樣化、低成本化、高集成化、良好的振動噪聲特性和高效率。

2.3.1 扁線繞組——高功率密度解決方案

根據國家制造強國建設戰略咨詢委員會正式發布的《中國制造 2025 技術路線》，到 2025 年，新能源乘用車驅動電機的 20s 有效比功率要達到 4.5KW/kg，2030 年要達到 5KW/kg。

為了實現更高的轉矩密度，新能源車用電機繞組由傳統的圓形散線繞組逐漸向扁銅線繞組發展。高速化是電動汽車電機發展的趨勢，扁線繞組逐步成為各大電動汽車廠商的首選。國外采用扁線繞組作為新能源車電機繞組已成為主流，如豐田普銳斯、美國雷米、德國大陸、韓國 LGE、寶馬 i5 等。國內廠商也在研發扁線電機技術，有個別廠商已經具備量產扁線電機的技術并在建立生產線。國內銷量排名前 20 的車型中，有一半已經開始裝配或部分裝配扁線電機。

從行業標桿豐田 Prius 的歷代技術可以看出，高速化和扁線繞組技術是未來驅動電機的技術發展趨勢。最新的 Prius2017 使用的就是扁線繞組，最高轉速達到了17000r/min，對應的電頻率達到了 1133Hz。

扁線電機的核心優勢在于可以通過提升滿槽率提升能量密度，傳統的繞組為多根細圓線，扁線繞組變成幾根粗的矩形導線。扁線電機通過槽滿率的提升，可提升填銅量，扁線電機有效銅的面積可以提高 20%以上，從而提高 20-30%的功率，傳統電機有效銅槽滿率只有 45%左右，扁線電機能做到 70%左右。工藝的改變在結構上使得電機的繞組端部尺寸減少了 20%左右，空間進一步的降低了，從而使整個系統的體積變小，實現了小型化和輕量化。一方面提升了電機的功率密度，使得電機的效率提高，也使得電機的高效區的范圍變廣，另一方面扁線與扁線之間的接觸面積變大，繞組和定子槽之間也有更好的接觸，使得散熱和熱傳導更好，散熱性變好，性能也得到了提升。

2.3.2 電機冷卻方式發展多樣化

電機冷卻方式發展多樣化。當前永磁同步電機有多種冷卻方式：包括全封閉式不通風冷卻、自然對流冷卻、全封閉式風機冷卻、螺旋槽和軸向覆蓋通道之字形布置等液體冷卻方式、端部繞組冷卻等。

水冷為目前主流方案。目前新能源汽車驅動電機多用機殼水冷方案。但純水有低溫結冰的問題，故水冷方案的冷卻液一般采用水和乙二醇 1 比 1 混合，可以使冰點降低至約零下 40 攝氏度。部分產品為了更好的散熱，在機殼水冷的基礎上又增加了軸向風扇進行強制風冷。德國 Audi 公司與法國 Valeo 公司合作研發了一種定子水冷混合動力汽車驅動電機系統，應用在 Audi SQ7 TDI 車型上。廣汽傳祺 GE3 車型的驅動電機冷卻系統采用機殼圓周水冷技術，其電池、電機、電控分別來自寧德時代、精進電動、法雷奧。

油冷是未來驅動電機冷卻技術的趨勢。由于電動汽車牽引電機的功率密度越來越大，導致電機產生大量的熱量，給電機散熱帶來了新的挑戰。水冷技術雖然現階段還能滿足要求，但其存在難以克服的技術缺陷：冷卻液存在殼體水道中，不與電機直接接觸，電機內部產生的熱量是通過層層材料傳遞到殼體水道中的冷卻液中被帶走，它屬于間接冷卻。因電機無法直接接觸冷卻液，容易導致熱量堆積，形成局部熱點；而為了布置冷卻水道，相應的電機殼體體積也更大一些。而油因為其本身不導電不導磁的特性，對電機磁路無影響，可作為電機直接冷卻介質，電機在運行過程中，電機產生的熱量可以通過油傳遞到機座達到冷卻的效果。油冷電機屬于直接冷卻，大幅降低了電機殼體的體積，電機可以設計得更加緊湊。但是油本身存在粘性，攪動過程中會產生內摩擦發熱，這是要克服的技術問題。目前采用油冷的電機生產商主要有精進電動、特斯拉等。

2.3.3 高集成化

集成化意味著更小的體積、更低的成本。集成化是未來是發展趨勢，許多零件或者功能件集成在一起可以節省空間，而且部分零部件可以實現公用。

審核編輯：郭婷