万字解析新能源电驱动产业链-国信汽车

1）扁线电机：

扁线电机是指，将定子绕组中的传统圆柱形漆包铜线替换为加工成发卡状的漆包铜扁线。圆线电机的定子横截面中，圆形铜线间留下了大量间隙，而扁线电机的定子横截面中，矩形铜线可以更好地填充空间，提高槽满率，这是扁线电机和圆线电机的根本区别所在。

扁线电机相比传统圆线电机，裸铜槽满率可提升20%-30%。槽满率的提高等同于电机在具有相同体积的条件下，可以输出更高的功率和转矩；或者功率相同的条件下，可以减小电机的外径和体积，进而减小电机的重量，所以扁线绕组电机有着更高的功率密度，可以使永磁电机继续向着更小化的方向发展。

相较于圆线电机，扁线电机的首要优势即损耗降低、效率提升。永磁同步电机的损耗中，铜耗（主要是定子绕组中的损耗）占大约65%，铁耗（定子铁芯与转子铁芯中的损耗）占大约20%，其余损耗占比相对较低。扁线电机和圆线电机的铁耗水平接近，主要区别在铜耗。相比传统圆线电机，扁线电机裸铜槽满率可提升20%-30%，总铜耗下降了21%，效率提高大约1%。

2）油冷技术：

风冷、液冷和蒸发冷却散热系统是三种常用的电机散热系统。风冷散热系统凭借成本低、可靠性高和安装方便等优势，在小功率电机散热领域得到了广泛应用。液冷散热系统具有较高的散热功率，其散热效率可以达到前者的50倍，适用于电机发热量大、热流密度高的散热场合，但是液冷散热系统需要额外的循环液路与密封系统，增加了电机系统的成本和复杂性。蒸发冷却系统则主要应用于兆瓦级大容量发电机组的散热系统，利用气液相变循环实现对电机的高效冷却。

车用永磁同步电机的液冷形式大致分为两种：直接冷却与间接冷却。间接冷却是机壳内设计的冷却流道，通过冷却液流经整个机壳带走热量。直接冷却则是在密封的电机内部注入冷却油，利用冷却油具有较高比热容的特性进行冷却。而且直接冷却可以增大与发热源的接触面积，可以有更好的冷却效果。永磁同步电机的绕组端部发热量大，水冷方式下冷却液无法直接接触绕组，但是油冷方式下冷却油可直接接触绕组，冷却效率更高，优势更突出。

油冷技术下冷却油可直接与电机发热部件接触，散热效率远高于传统的水冷散热系统，且油介质具有绝缘性好、介电常数高、凝固点低和沸点高等优势。比亚迪DMI的驱动电机采用直喷式转子油冷技术，可提升电机功率密度32%。

3）多合一电驱动系统：

新能源汽车对续航里程、功率密度、能量利用效率的要求越来越高，电驱动系统向集成化、小型化和轻量化的方向快速发展。目前已经发布的多合一电驱动系统有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常见的还是三合一电驱动系统。多合一电驱动系统即将电机、减速器、控制器等零部件集成，共享壳体线束等零件，实现集成、降本、轻量。

新能源汽车驱动电机基于电磁感应现象，将电池中的电能转化为机械能，驱动新能源汽车行驶，是决定新能源汽车动力性能的核心零部件之一。主流的交流驱动电机利用定子（通常是硅钢片搭配铜线圈，固定不动）产生旋转磁场并作用于转子（通常由电磁铁、永磁体或硅钢片制成，旋转驱动）形成磁电动力旋转扭矩。驱动电机的主要零件通常包括转子、定子、线束、壳体、端盖等。

驱动电机的主要零部件中，价值量最高的是定子/绕组/轴承/转子，成本占比分别为19%/17%/12%/11%。

按照电机的工作电源划分，可将电机划分为直流电机和交流电机。交流电机中，按照定子和转子的转速一致性划分，又可区分为同步电机和异步电机。当前新能源汽车驱动电机中较为常见的是交流电机中的永磁同步电机与鼠笼式异步感应电机，其中永磁同步电机在国内最为流行。

我们以新能源汽车的驱动电机为下游，沿产业链向上挖掘，则定子、转子、端盖、轴承等零部件为中游，永磁体、硅钢片、铜线、铝合金等原材料为上游。

上游金属原材料的供应商多为大型上市公司，包括生产永磁体的金力永磁、正海磁材等；中游生产定子转子等零部件的供应商多为非上市公司，包括常州金茂、展翔模具、浙江宝捷等，上市公司包括隆盛科技、长鹰信质；下游生产电机总成的企业主要可分为三大类，整车厂包括特斯拉、比亚迪等，电机厂包括精进电动、方正电机等，传统Tier 1供应商包括博世、大陆、麦格纳等。驱动电机产线设备的供应商则主要有豪森股份、克来机电、巨一科技、铭纳阳等。

由于早期人们对旋转磁场的认识和应用尚不成熟（直流电机的磁场通常是不变的，而交流电机的磁场通常是旋转的），且当时电能的主要用途电镀、电解、电照明等均使用直流电，很多人误认为交流电没有实际用途（以发明家爱迪生为代表），因此早期的电机以直流电机为主，采用电池供电。

首个电机：1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流在磁场中受机械力的作用，即电流的磁效应。1821年，法拉第在玻璃杯中装入水银，通过永磁体和通电导线之间的相互作用，实现了导线绕永磁体旋转，成功发明了历史上第一台电机。在该装置中，导线相当于转子，永磁体相当于定子。

首个旋转电机：1833年，英国伦敦大学的里奇发明了一种旋转电磁针。磁针上绕有线圈，线圈两端浸入环形水银槽内。接通电池后，受地磁场作用，磁针偏向南北方向，再改变电流方向，使磁针继续旋转。里奇电动机是现代旋转电动机的雏形，磁针相当于转子，地磁场相当于定子，水银槽则扮演了换向器的角色。

首个电机驱动：1834年7月，达文波特用自制的直流旋转电机驱动了一个直径7英寸的轮子，以30r/min的速度前进。该电机配备了4个电磁铁，2个装在轮子上，另外两个静止。利用轮子上的电磁铁与静止电磁铁之间的吸力，推动轮子前进。达文波特电机是人类首次以电动机作为动力源的尝试，开电机应用之先河。1837年2月，达文波特的电机发明成功申请到美国专利局的132号专利，成为历史上第一个电动机专利。

首个电驱机车：1846年，美国物理学教授佩奇制成一台外观类似蒸汽机的往复式电动机，该装置包括2个空心线圈、2个能在空心线圈中自由运动的软铁棒和1个换向器。通过给2个空心线圈轮流通电来实现软铁棒的往复运动。1851年4月，佩奇制成了首台由电机驱动的机车，在39分钟内跑完了5.25英里的试验路程。

旋转磁场理论是交流电机的理论基石之一：1825年，法国科学家阿拉果在一个悬挂的永磁针下面放置了一个铜盘，转动铜盘，发现永磁针也发生偏转，这一现象成为阿拉果旋转。阿拉果圆盘实验是世界上首次采用机械方法而获得旋转磁场的实验。

交流电机诞生：1885年3月，意大利物理学家费拉里斯受光学中两个简谐振动波合成一束偏振光的现象启发，提出同一频率的两个交变磁场，如空间相位相差90°，则两个磁场之间的空间将会产生一个新的、运动的磁场，即旋转磁场。他利用4只螺线管、1台西门子单相交流发电机和1个铜圆筒制成了最早的两相感应电动机（即交流异步感应电机）。

特斯拉横空出世：1885年，美籍克罗地亚科学家特斯拉成立特斯拉研究所，进行交流电机及交流电的应用研究工作。1887年，特斯拉电气公司成立，特斯拉的两相同步发电机、电动机以及带短路相绕组的两相感应电动机申请美国专利（1888年5月获得专利，专利号No. 382280）。1888年7月，美国西屋公司以20万美元外加每生产1马力电机增加1美元的条件购买了特斯拉的全部专利，包括两相同步发电机、两相同步电动机、两相感应电动机、单相电动机的分相启动、两相4线配电系统等。

新能源汽车的驱动电机是工业电机的一种，原理（电磁感应）、分析方法（普通电磁分析方法）、计算工具（有限元软件）、电磁方程（麦克斯韦方程组）等都与普通工业电机一致，分类方法与控制方法也没有根本性的区别。但是，由于车载的特殊环境，新能源汽车驱动电机在性能方面的特殊需求主要体现在功率密度高、调速范围宽、起动转矩大、高效区间广、散热需求强。

1）功率密度高：车载驱动电机有严格的体积要求、重量要求和功率要求。大部分工业场景空间巨大，以满足工业需求为第一目的，电机的体积限制并不突出。但是在新能源汽车上，电机的尺寸和重量直接影响汽车的动力性能和驾驶体验，电机设计的方向与难点在于体积小、质量轻、功率大，尽可能提高功率重量密度和功率体积密度。

2）调速范围宽：广阔的调速范围可以帮助新能源汽车省掉多挡变速箱，只使用固定档的齿轮组，有效降低成本。因此，新能源汽车驱动电机的调速范围越宽越好，最高转速可达到基础转速的4倍以上。特斯拉Model S基本款的电机最高转速可达18000转/分钟，比亚迪E平台3.0的电机最高转速超过17000转/分钟。

3）起动转矩大：由于汽车强调百公里加速等性能指标，新能源汽车的驱动电机在起动或低速时要求超高转矩，将汽车速度以最快的方式泵升至期望速度。一般工业电机对起动速度并没有这么高的要求。

4）高效区间广：新能源汽车，尤其是纯电动汽车，不像电力机车由受电弓供电，而由车载电池包供电，电机效率直接影响续航里程，所以对于电机的效率要求很高。新能源汽车的驱动电机需要拥有尽可能广的高效率运行区间。正常路况下汽车不会频繁起动，也不会持续超高速运行，更多的是在匀速行驶中进行加速或减速动作，因此中间部分的运行效率就尤其重要。

5）散热需求强：由于新能源汽车驱动电机对功率密度的高要求，散热问题也随之而来。1台150KW的传统动力系统总成，体积大概在409L。峰值功率150KW的电动汽车动力系统总成，体积只有82L，大约只有传统动力总成的20%。小体积内的高功率，导致散热、机械振动、电磁兼容、NVH啸叫等问题。电机的能量转换效率大约在90%以上，峰值效率大约在95%左右，平均能量损耗大约10%，这10%的能量损耗多以发热的形式体现，因此驱动电机的散热需求较强。

早期新能源汽车的驱动电机多采用直流电机，一方面是因为直流电机具有控制策略简单、调速性能好、成本低等优点，另一方面是由于交流电机的控制技术复杂、成本较高。直流电机的速度正比于电压，易于控制；而交流电机的速度正比于频率及磁极数，控制技术要求较高。

但是，直流电机存在一些固有缺陷，在交流电机的技术取得实质性进步后，直流电机目前已处于被淘汰的边缘。

1）有刷直流电机：电刷在有刷直流电机中起电流换向的作用。在实际使用中，电刷磨损很快，经常需要维护，同时换向火花限制了电机的高速运行，对电机的稳定性和安全性也构成了威胁，这些问题都难以克服。

2）无刷直流电机：无刷直流电机的电压波形和电流波形是矩形波或梯形波，伴随着较大的转矩脉动，在汽车行驶中有明显顿挫感，对用户体验构成负面影响。交流电机的波形则通常是正弦波，转矩更加平顺，振动问题较小。

交流电机中最常见的三种是永磁同步电机、感应异步电机和同步磁阻电机。交流电机的定子基本相同，主要区别在转子。定子主要由铁心、线圈组成；定子铁心由硅钢片叠压而成；漆包线绕制成线圈，嵌入铁心槽内，再进行绝缘处理；将绝缘处理后的铁心套入机壳得到定子。

定子绕组接入交流电源（通常是三相交流电，三相交流电与空间角度120°的线圈相结合，它们的合成磁场就像是一个强度均匀的磁场在旋转），形成旋转磁场，拉动转子旋转。

根据高工锂电的数据，2021年，永磁同步电机/感应异步电机/其他电机的累计装机量分别为323/17/2万台，占比分别为94%/5%/1%。永磁同步电机在国内新能源汽车驱动电机市场中占绝对主流地位。

永磁同步电机的转子由铁心、磁钢、轴压装而成，其中磁钢提供电机磁通，对电机性能影响最大，通常由稀土钕铁硼经粉末冶金法制成。

早期的电机中永磁电机非常少见，主要是因为缺乏磁性足够强大的永磁体。1982年，住友特殊金属的佐川真人发现钕磁铁。这种磁铁的磁能积大于钐钴磁铁，是当时全世界磁能积最大的物质。后来，住友特殊金属成功发展粉末冶金法，通用汽车公司成功发展旋喷熔炼法，能够制备钕铁硼磁铁。这种磁铁是现今磁性仅次于绝对零度钬磁铁的永久磁铁，也是最常使用的稀土磁铁。优点是高抗退磁性、高性价比，其缺点是温度依赖性比较强，耐腐蚀性能比较弱，需适当涂层或电镀处理。为了提高钕铁硼的耐温性和矫顽力，磁体生产商通常会在配方中加入金属镝，进一步推高了制造成本。

永磁同步电机的转子转速与定子磁场的转速保持同步。它的工作流程是，定子绕组接通交流电，产生定子旋转磁场，永磁体转子磁场受定子旋转磁场感应而跟着旋转，电机旋转、输出动力。

永磁同步电机的主要优势在于，功率密度高、运行效率高、结构简洁紧凑、转矩大且平顺、调速性能好。

1）功率密度高：永磁同步电机的钕铁硼磁性材料具备优秀的磁力性能，在充磁后不用增加外部能量，可构建较强磁场，同时磁场具有永久特点，无需额外电路进行励磁（即给导体通电产生磁场），得以维持较小的体积和较轻的重量。在额定功率下，同样散热条件和绝缘材料的永磁同步电机的功率密度通常比感应异步电机的功率密度大2倍以上。

2）运行效率高：受益于转子中的永磁体，永磁同步电机的转子通常无需通电（部分自启动工况或涡流损耗除外），可减少相关的能量损耗，效率较高。

3）结构简洁紧凑：永磁同步驱动电机不设置励磁电源结构以及励磁绕组结构，降低相关结构复杂性，相关构成较为紧密，保证永磁同步驱动电机运转更加具有可靠性。丰田普锐斯搭载的第四代永磁同步电机相较于第三代，定子直径下降了20%，整体结构更紧凑，体积更小。

4）转矩大且平顺：在额定电流范围内，提高电流即可快速提高永磁同步电机的扭矩。此外，三相交流电在定子中形成的旋转磁场也较为稳定，转矩脉动较小。尤其在低速大转矩工况下（对应新能源汽车起步加速阶段），永磁同步电机相较于异步感应电机拥有突出优势。

5）调速性能好：永磁同步电机的电、磁和力的关系相较于感应异步电机更加简单，更易于调速和控制。异步电机的状态方程是四阶的，转子与定子的方程耦合（转子内的电流是由定子磁场旋转产生）；永磁同步电机的状态方程是二阶的，永磁体的磁场是独立存在的，在低速和高速（高于额定转速）的工况下控制难度都显著低于感应异步电机。

永磁同步电机的主要劣势在于弱磁控制问题、反电动势问题、高温振动环境下的退磁问题、自启动问题以及成本问题。

1）弱磁控制问题：根据基础绕组电压公式，由于电源所能提供的电压V有限，在电机转速达到一定水平后，想要继续提高转速，就需要进行弱磁控制，削弱电感。这一过程反映在电机的调速曲线上，就是从恒转矩区进入恒功率区。由于永磁同步电机的转子磁场是由永磁体提供的，弱磁控制就需要消耗额外的电流来反向抵消部分转子磁场，降低了高转速工况下的运行效率，给电源和变频器带来额外负担。

2）反电动势问题：永磁同步电机的转子在高速旋转时，定子线圈对转子中的永磁体磁场做磁感线切割运动，产生感应电动势，而且这种感应电动势的方向与原线圈电压的方向相反，故称反电动势。反电动势会抵消输入定子的驱动电压，造成高速运转时需要给电机输入更高的电压来驱动，高压驱动会造成更大的涡流损耗，引发电机高温，对定子线圈和转子永磁体造成损害。转速越快，效率越低。在高速旋转时，永磁同步电机越来越像一台发电机。

3）高温振动环境下的退磁问题：常用的永磁体钕铁硼虽然性能出色，但是在高温、振动以及强外部磁场的环境下容易发生退磁。除定子绕组通电产生的热量外，永磁同步电机的转子虽然不通电，仍然会由于离心力、涡流损耗等原因发热。

涡流损耗是指，导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内感生的电流导致的能量损耗。永磁同步电机的转子转速在理论上与定子磁场的转速一致，但是由于定子齿槽的存在、绕组的空间分布，而且三相绕组中的电流不是标准的正弦波，这些原因导致电机内部磁场畸变，导致气隙磁场中谐波含量很高，电机铁心和永磁体感应出涡流，产生较大的涡流损耗。在永磁同步电机高速旋转时，工作频率高，转速高，齿槽效应引起的谐波频率更高，转子涡流损耗带来的高温问题更加严重。

阶段性小结，永磁同步电机的上述三个问题，弱磁控制问题、反电动势问题、高温振动环境下的退磁问题都是在高转速工况下的局限性，这些因素解释了为什么搭载永磁同步电机的电动车往往零百加速性能优越，但是高速巡航工况下的二次加速疲软、峰值车速有限以及超高速巡航难以持续。

对比永磁同步电机与交流感应电机的效率图，我们可以清晰的看到，永磁同步电机的峰值效率高于感应异步电机，但是高效区间更多的集中在转速相对较低的区域，而感应异步电机的高效区间向高转速区域延伸的更多。

4）自启动问题：永磁同步电动机一旦接通电源，旋转磁场立即产生并高速旋转。转子由于惯性来不及跟着转动，当定子磁极一次次越过转子磁极时，前后作用在转子磁极上的磁力大小相等、方向相反，间隔时间极短，平均转矩为零，因此永磁同步电机不能自行启动。解决自启动问题需要额外配置变频器（外部变频，缓慢升速），或在转子内加入感应异步电机的鼠笼结构。

5）成本问题：永磁同步电机的转子由于要使用钕铁硼等稀土材料，物料成本明显高于感应异步电机。以一台常见的功率为30KW的驱动电机为例，钕铁硼、铜和钢是制造电机的主要材料，永磁同步电机这三种物料成本大约比感应异步电机高68%，钕铁硼材料的成本在永磁同步电机的三大主要物料成本中的占比高达71%。

根据美国地质调查局的数据，2020年，全球稀土储量约为116百万吨，中国的稀土储量约为44.0百万吨，占全球稀土储量的37.9%。国内丰富的稀土资源在一定程度上为永磁同步电机的广泛使用奠定了基础。

感应交流电机的定子与永磁同步电机基本相同，区别主要在于转子，感应交流电机的转子常用铜制或铝制鼠笼结构。根据法拉第电磁感应定律，在磁场中放一个封闭的导体，变化的磁场会在回路中感应出电动势，感应电动势会在回路中产生感应电流。根据洛伦兹力定律，载流线圈上会产生电磁力，线圈开始旋转，转子旋转。鼠笼中的每一根棒都会产生感应电流，这些感应电流在鼠笼的两端短路，转子开始旋转。转子内部装有绝缘铁芯薄片，这种小尺寸的铁芯薄片确保了涡流损耗最小。转子以略低于同步速度的转速旋转，这种差异成为转差，转差占同步速度的比一般在2%-6%左右。异步电机不需要永磁体、换向器、位置传感器，可以自启动，转子速度与磁场旋转速度正相关，磁场旋转速度与输入交流电源的频率正相关。

永磁同步电机的主要优劣势都是围绕转子永磁体材料展开的，感应异步电机的优劣势同样围绕转子鼠笼结构展开。由于转子没有使用永磁体而使用励磁鼠笼结构，感应异步电机的主要优势在于成本低、弱磁控制难度低、可靠性高、耐高温、耐振动、过载能力强，主要劣势在于功率密度较低、体积及重量较大、能量转换效率较低、转子需配备单独的冷却系统。

值得一提的是，感应电机几乎没有电枢反应，在高转速工况下的表现往往优于永磁同步电机。但是，在低速工况下，由于电机转子的励磁电流与转速成反比，励磁电流建立磁场的能量不做功，这就导致异步感应电机的转速越低，无功功率越大，电机效率越低。

永磁同步电机启动转矩大、高转速工况弱，而感应异步电机启动转矩小、高转速工况强，二者互补，以特斯拉、比亚迪为代表的电动车龙头企业往往选择前驱感应异步电机搭配后驱永磁同步电机。

根据高工锂电的数据，在国内主要电机厂商中，2020全年前两名的厂商（比亚迪/特斯拉）市场份额合计达到了26%，前五名的厂商合计市场份额达到了48%，前十名的厂商合计市场份额达到了71%。2021全年，前两名的厂商（比亚迪/特斯拉）合计市场份额达到了30%，前五名的厂商合计市场份额达到了48%，前十名的厂商合计市场分额达到了67%。

根据高工锂电的数据，在主要电机厂家中，2020年排名前五的厂家分别是比亚迪/特斯拉/方正电机/蔚然动力/宁波双林，装机量分别为19/15/10/9/9万台，占比分别为15%/11%/8%/7%/7%。2021年，国内装机量排名前五的企业分别是比亚迪/特斯拉/方正电机/宁波双林/蔚然动力，装机量分别为62/40/25/20/18万台，占比分别为18%/12%/7%/6%/5%。高工锂电统计的主要新能源驱动电机生产商的合计装车量从2020年的141万台增长至2021年的343万台，市场规模处于高速成长阶段。

日电产预计，从2025年开始，自制驱动电机的整车厂的外采趋势会逐渐明显；整车厂与电机厂的合资供应商会增加；外采驱动电机的体系会完全建立起来。至2050年前后，横向的国际化专业分工会建立起来，整车厂会从专业供应商那里采购电机与其他主要零部件。

精进电动、方正电机、大洋电机和巨一科技是国内领先的新能源汽车驱动电机供应商，接下来我们将对他们的财务指标进行分析对比。

从相关业务的销售收入来看，精进电动（营业总收入）、方正电机（汽车应用类）、大洋电机（新能源车辆动力总成系统）、巨一科技（新能源汽车电机驱动系统）在2021年上半年的销售收入分别为3.40/3.62/4.59/1.64亿元，同比增速分别为47%/147%/56%/345%。其中，大洋电机的收入规模最大，巨一科技的增速最快。

从相关业务的毛利率来看，精进电动（营业总毛利）、方正电机（汽车应用类）、大洋电机（新能源车辆动力总成系统）、巨一科技（新能源汽车电机驱动系统）在2021年上半年的毛利率分别为-6%/4%/13%/15%，2020全年的毛利率分别为2%/9%/18%/15%。大洋电机和巨一科技的毛利率相对较高。从销售净利率来看，2021年前三季度，精进电动/方正电机/大洋电机/巨一科技的销售净利率分别为-58%/-4%/5%/10%。2020年全年，精进电动/方正电机/大洋电机/巨一科技的销售净利率分别为-66%/-56%/1%/9%。大洋电机和巨一科技的净利率相对较高。

从四费率来看，2021年前三季度，精进电动的销售/管理/研发/财务费用率分别为7%/20%/21%/2%，合计四费率50%；方正电机的销售/管理/研发/财务费用率为2%/7%/9%/0%，合计四费率18%；大洋电机的销售/管理/研发/财务费用率分别为4%/7%/4%/0%，合计四费率14%；巨一科技的销售/管理/研发/财务费用率分别为3%/6%/8%/0%，合计四费率17%。大洋电机的四费率最低，精进电动的研发投入占比最高。

方正电机的客户结构中上汽通用五菱占比较高（85%），2022年公司发布业绩预告，已实现2021年归母净利润扭亏为盈；精进电动的客户结构较为健康（上海汽车和小鹏汽车占比各接近40%），2020年人均创收较高；大洋电机的客户结构较为健康（长安汽车和长城汽车占比各接近39%），盈利能力较为稳定；巨一科技的盈利能力、人均创利、人均创收等财务指标均处于领先地位。

根据中汽协和乘联会的数据，2021年我国乘用车销量为2148万辆，新能源乘用车销量为331万辆，新能源乘用车渗透率为15%。中国乘用车市场整体发展已相对成熟，2022-2025年，我们给予乘用车市场整体每年3%的增长率，则中国乘用车销量有望从2213万辆增长2418万辆。考虑到外部政策刺激（双积分考核、路权政策等）与各主流整车厂的新能源车型规划，我们预计2022-2025年，新能源乘用车的渗透率有望从25%提升至40%，新能源乘用车的销量有望从553万辆增长至967万辆。

乘联会统计的2021年12月新能源乘用车销量前十的车型中，有双电机版本的车型是特斯拉Model Y、特斯拉Model 3、比亚迪宋DM、理想ONE和比亚迪汉EV。部分车型不同版本的驱动电机数量不同，我们则按版本数量占比推算双电机版本的销量占比。2021年12月销量前十名的新能源乘用车车型，全年累计销量之和为147万辆，占全年新能源销量的45%。其中，双电机车型的销量为40万辆，渗透率为27%。

考虑到消费者对新能源乘用车的性能要求不断提升，电机技术进步、生产规模扩大带来的成本下降，我们预计双电机车型的渗透率会不断提升。根据我们的测算，2021年的双电机车型渗透率大约为27%，按每年5%的速度提升，则2025年双电机车型的渗透率有望达到47%，双电机车型搭载的驱动电机数量有望达到909万台，新能源乘用车驱动电机装机总量有望达到1422万台。

由于新能源乘用车的动力性能越来越强，在高压化趋势下电机电控的绝缘性能也越来越强，因此我们假设新能源乘用车的电机及多合一电驱动系统的单价总体呈上升趋势。当前新能源乘用车驱动电机的单价大约为2500元（根据巨一科技招股说明书估算），受益于电机性能的不断提升，我们预计2021-2025年，驱动电机的单价有望以每年大约2%的增幅提升，至2025年单价大约为2706元。2025年新能源乘用车驱动电机的总装机量为1422万台，电机单价2706元，市场规模为385亿元。假设三合一电驱动系统的单价为5500元（根据巨一科技招股说明书估算），以每年5%的速度逐步上升，则2025年单价大约为6685元。2021年国内三合一电驱动系统的市场规模大约为231亿元，2025年有望增至950亿元。

在上文中我们已经提到，新能源汽车驱动电机在性能方面的特殊需求主要体现在功率密度高、调速范围宽、起动转矩大、高效区间广、散热需求强。因此，新能源汽车驱动电机的发展趋势也是围绕这些性能展开，当前比较主流的几个方向即扁线电机、油冷电机以及多合一电驱动总成。

扁线电机拥有更高的功率密度，扁铜线之间间隙较大，冷却油易于渗透，扁线电机的发展推动了直接油冷技术的应用。同时，冷却油拥有良好的绝缘性，可作为减速器及齿轮轴承的润滑油使用，也可收集电机余热用于电池包的保温，直接油冷技术加速了整车热管理系统集成化的进程，对多合一电驱动系统总成的发展有促进作用。

扁线电机是指，将定子绕组中的传统圆柱形漆包铜线替换为加工成发卡状的漆包铜扁线。圆线电机的定子横截面中，圆形铜线间留下了大量间隙，而扁线电机的定子横截面中，矩形铜线可以更好地填充空间，提高槽满率，这是扁线电机和圆线电机的根本区别所在。

扁线电机相比传统圆线电机，裸铜槽满率可提升20%-30%。槽满率的提高等同于电机在具有相同体积的条件下，可以输出更高的功率和转矩；或者功率相同的条件下，可以减小电机的外径和体积，进而减小电机的重量，所以扁线绕组电机有着更高的功率密度，可以使永磁电机继续向着更小化的方向发展。

目前，采用扁线绕组电机的车型越来越多，主要有丰田普锐斯、大众ID4、比亚迪秦PLUS DMI、吉利极氪、国产特斯拉Model 3/Model Y等。

相较于圆线电机，扁线电机的首要优势即损耗降低、效率提升。永磁同步电机的损耗中，铜耗（主要是定子绕组中的损耗）占大约65%，铁耗（定子铁芯与转子铁芯中的损耗）占大约20%，其余损耗占比相对较低。扁线电机和圆线电机的铁耗水平接近，主要区别在铜耗。

铜耗具体可分为直流损耗和交流损耗。直流损耗圆线和扁线都有，但是圆线绕组由于单个绕组的截面尺寸较小，交流损耗几乎可以忽略不计，而扁线绕组由于导体截面尺寸较大，受趋肤效应和邻近效应影响，交流损耗也很重要。

直流损耗方面，在电流相数和电流有效值给定的情况下，直流损耗与绕组的直流电阻成正比。由于圆线更细，电阻更高，因此圆线电机的直流损耗通常高于相同条件下的扁线电机。根据《绕组形式对永磁电机磁热性能的影响》，在有限元软件中对额定功率为35KW的永磁同步电机的直流损耗进行仿真计算，圆线绕组的直流损耗为601.6W，扁线绕组的直流损耗为388-488W，与圆线绕组相比下降了113-214W，降幅为19%-36%。

交流损耗方面，在上文阐释永磁同步电机的反电动势问题的时候我们已经提过，在高速旋转的电机中，定子线圈会由于切割磁感线形成反电动势，产生涡流。产生定子涡流的磁通主要有三部分：电机的基频磁通（基波），定子开槽、铁芯饱和以及转子运动产生的内部谐波，PWM逆变器产生的外部谐波。同时，由于交变电流引起的趋肤效应和邻近效应，交流损耗会进一步提高。

趋肤效应是指当交变电流流过导体时，导体周围变化的磁场也要在导体中产生感应电流，导体内部的反电动势会强于表面，从而使导体截面的电流分布不均匀，趋近于外表面。电流频率越高，反电动势越强，趋肤效应越明显。

邻近效应是指，互相靠近的导体通有交变电流时，每一导体不仅处于自身电流产生的电磁场中，同时还处于其它导体中的电流产生的电磁场中，这使得各个导体中的电流分布会受临近导体的影响而不均匀的现象。如果两根导体的电流方向相同，电流则向两侧集中；如果两根导体的电流方向相反，电流则向中间集中。

根据《绕组形式对永磁电机磁热性能的影响》，在有限元软件中对额定功率为35KW的永磁同步电机的交流损耗进行测算，可以明显发现，尺寸越大的扁线绕组交流损耗越大。

综合交流损耗和直流损耗来看，总铜耗方面依然是扁线电机占据优势，并且槽满率越高、优势越大。槽满率最高的扁线绕组3相比于圆线绕组，总铜耗下降了21%。

更低的损耗意味着更高的效率。根据《绕组形式对永磁电机磁热性能的影响》的仿真测算，电机的最高效率可以达到97%，圆线绕组的最高效率工作区相对比较小，但是扁线绕组的最高效率工作区比较大，且与槽满率呈正相关关系。扁线电机的效率较圆线电机的效率能提高大约1%。

但是，电机转速越高，趋肤效应和邻近效应的影响越大，扁线电机高效低损的优势会被削弱。施加在扁线绕组上交流电流频率一定时，扁线绕组的截面积越大，其涡流损耗越大。而传统圆线绕组电机在设计时，一般采用将绕组分裂成多股较细的圆股线，削弱了绕组上的趋肤效应。因此，在扁线绕组等效截面积不变的情况下，将扁线绕组分成多层，构成多层并联支路，单股扁线绕组的截面积将会变小，由趋肤效应引起的涡流损耗也会减小。根据《绕组形式对永磁电机磁热性能的影响》，将扁线绕组分成2层、4层、8层时，对相应电机模型的涡流损耗进行计算，可明显削弱趋肤效应，降低涡流损耗。

根据绿芯频道的数据，4层扁线绕组电机在93%的高效区间内最大支持转速为12000r/min，但是8层扁线绕组电机在93%的高效区间内最大支持转速为14000r/min。而且8层扁线绕组电机的高效工作区间明显大于4层扁线绕组电机。

增加扁线绕组层数可有效削弱趋肤效应，但是扁线绕组层数不可能无限增加：1）加工工艺有限，制造成本增加；2）每层绕组都要渡绝缘漆，分层太多会导致绝缘漆占用槽内空间增加，槽满率降低；3）增加层数虽然削弱了趋肤效应，但是加强了邻近效应，过度分层会导致交流损耗增大。

除提高效率、降低损耗外，扁线电机相较于圆线电机，拥有更高的功率密度（槽满率更高）、更强的散热能力（槽内热阻更低）、更好的NVH表现（机械噪音和电磁噪音更低）。

相较于圆线电机，扁线电机产业链的增量环节主要集中在铜线、漆膜和生产设备三部分。铜线端，扁铜线的加工难度明显高于传统圆线，并且漆膜涂敷难度增加，扁铜线R角处的涂敷处理尤其困难。扁线的R角在设计过程中如何减小，漆膜厚度如何控制，均匀性如何保证，弯折处的结构强度如何保证等等，都需要较高的设计与加工能力。扁线的精度一致性要求也远高于圆线，由于单根扁铜线截面积大、层数少，导线尺寸不一致会对绕组整体性能产生较大的负面影响。

国内的扁铜线供应商主要有精达股份（600577.SH）、长城科技（603897.SH）、金杯电工（002533.SZ）、冠城大通（600067.SH）、金田铜业（601609.SH）、宏远电磁线（未上市）等。

从营业收入来看，精达股份/长城科技/冠城大通/金杯电工在2020年的相关业务销售收入分别为85/62/36/12亿元，金田铜业在2020年未单独披露电磁线业务收入，2019年收入为39亿元，精达股份收入水平领先。从毛利率来来看，2020年精达股份/长城科技/冠城大通/金杯电工的相关业务毛利率分别为10%/8%/8%/17%，金田铜业在2020年未单独披露电磁线业务毛利率，2019年毛利率为5%，金杯电工毛利率水平领先。

漆膜端，扁铜线的外敷漆膜越薄，槽满率越高，对漆膜的绝缘性能提出了较高要求。漆膜必须稳定附着在铜扁线上，扁铜线在加工过程中需经历弯折、扭转等工序，对漆膜的附着性和拉伸性也提出了较高要求。同时，由于电机特殊的工作环境，扁铜线的漆膜需具备耐电晕、耐高温、耐散热油的性质。

扁铜线的漆膜外资供应商多为国际巨头，在化工行业拥有悠久的从业历史和较强的技术实力，产品品质处于领先地位，主要有艾仕得、阿尔塔纳（艾伦塔斯电子绝缘事业部）、杜邦等。

国内供应商主要有太湖股份（430460.NQ）、回天新材（300041.SZ）、巨峰股份（830818.NQ）、浙江荣泰科技企业有限公司 （未上市）等。

2021年上半年，太湖股份/回天新材/巨峰股份的销售收入分别为2.43/14.09/3.67亿元，毛利率分别为22%/25%/23%。回天新材的营业收入和毛利率都处于领先水平。

设备端，传统圆线电机在生产过程中，只需要将绕组缠绕在定子上，或者将绕组加工成线圈塞入定子，生产工艺相对成熟。扁线电机在生产中需要先将铜线插入定子槽，然后进行扭转、焊接、滴漆、涂敷等工艺，对设备控制算法与加工精度有较高要求。

国外的设备供应商技术实力较强，售价较高，主要包括日本日特（NITTOC CONSTRUCTION）、意大利ATOP、法国REDEX等。

国内的扁线电机设备供应商主要有浙江巨力自动化设备有限公司、江苏铭纳阳智能装备有限公司、豪森股份（688529.SH）。浙江巨力的产品主要包含电机转子生产线、电机定子生产线、装配生产线、转子单机系列、定子单机系列等，具体工艺技术又包括压装技术、绝缘技术、触点技术、车削技术、性能检测、装配技术等。巨力的生产设施主要在浙江省嘉兴市和浙江省三门县城，客户主要包括客奥迪，戴姆勒，宝马，大众，捷豹，博世、博泽、法雷奥、大陆、马勒、日立、百得、雷米、尼得科、WEG、德昌等近1000多家国内外知名企业。

江苏铭纳阳的主要产品包括新能源驱动电机设备、发电机定子并线设备、双圈线成型设备、汽车电机设备。公司是中国内燃机工业协会会员，中国汽车工业协会新能源电机电控产业联盟协会会员，拥有发明专利9项，实用新型专利41项，常州市高新技术产品2项，江苏省高新技术产品1项，公司产品广泛应用于汽车电机、纯电动汽车、混合动力汽车、电动叉车、电动三轮车、旅游观光车、电动工具及汽车电机等领域。

豪森股份重点研究开发目前市场需求最大的扁线电机工艺装备生产线，同时，通过自主研发和与圆线电机工艺装备厂商合作等方式，积极拓展传统圆线驱动电机工艺装备领域，现已经获取上海龙芯、天际汽车、宁波威睿汽车等客户的驱动电机智能生产线订单。

公司的扁线电机生产设备包括的主要技术与工艺有绝缘纸插入技术、Hair pin成型技术、扭头技术、漆包线切齐技术、连接线焊接技术、涂覆技术、滴漆技术、磁钢装配技术、充磁技术、表磁检测技术、铁芯堆叠压装技术、定子入套技术、定转子合装技术、旋变调零技术、安规测试技术等。

2017-2021年，公司的营业总收入从6.55亿元增长至12.03亿元，年均复合增长率为16%；归母净利润从0.16亿元增长至0.71亿元，年均复合增长率45%。2017-2021Q3，公司的毛利率从24.99%上升至26.63%，净利率从4.87%上升至5.22%，盈利能力稳健提升。

新能源汽车的发展对电机效率、功率密度、响应速度和振动噪声等性能指标提出了更高的要求，促使电机向高精度、高功率密度、小型化、轻量化和机电一体化等方向发展，带来了电机内部发热量急剧增加、有效散热空间严重不足等问题，限制了电机系统的功率密度进一步提高。电机内部高温会导致永磁体材料退磁、绝缘层老化，并导致铜线绕组在高温下的电阻升高，降低电机效率，进一步加剧电机发热。根据《基于热管的新能源汽车电机散热系统设计与性能分析》，30%-40%的永磁电机失效是由电机温升过高引起的。

电机绕组、定子和机壳等关键部件的接触面之间存在绝缘漆、绝缘纸和空气等热导率极低的材料，增加了电机各部件间的接触热阻，极大地降低了电机关键部件的散热效率。电机内部的关键发热部件与机壳之间的传热路径长、接触热阻大，对散热系统提出了较高要求。

风冷、液冷和蒸发冷却散热系统是三种常用的电机散热系统。风冷散热系统凭借成本低、可靠性高和安装方便等优势，在小功率电机散热领域得到了广泛应用。液冷散热系统具有较高的散热功率，其散热效率可以达到前者的50倍，适用于电机发热量大、热流密度高的散热场合，但是液冷散热系统需要额外的循环液路与密封系统，增加了电机系统的成本和复杂性。蒸发冷却系统则主要应用于兆瓦级大容量发电机组的散热系统，利用气液相变循环实现对电机的高效冷却。

车用永磁同步电机的液冷形式大致分为两种：直接冷却与间接冷却。间接冷却是机壳内设计的冷却流道，通过冷却液流经整个机壳带走热量。直接冷却则是在密封的电机内部注入冷却油，利用冷却油具有较高比热容的特性进行冷却。而且直接冷却可以增大与发热源的接触面积，可以有更好的冷却效果。永磁同步电机的绕组端部发热量大，水冷方式下冷却液无法直接接触绕组，但是油冷方式下冷却油可直接接触绕组，冷却效率更高，优势更突出。

油冷方案一般可分成三种：1）定子淋油：定子绕组淋油或者定子铁心淋油，冷却油直接喷淋到定子绕组或铁心上，对定子进行冷却。2）定子淋油+转子甩油：定子在淋油冷却的同时，转子内部也设计有油道，转子油道内的冷却油在转子离心力的作用下甩向定子，对定子和转子都起冷却作用。3）定子内油路+定子淋油+转子甩油：在方案2的基础上增加定子的内部冷却，进一步提升冷却效果。

转子冷却方面，一般是通过空心轴将冷却油导入到转子铁芯与两侧端板之间的油道内，在转子离心力的作用下从端板流出，可有效降低磁钢的工作温度，对磁钢的寿命和电机的输出能力有明显的提高。定子冷却方面，一般是通过淋油的方式将冷却油喷淋到定子绕组和铁芯上，在重力作用下流动到其他位置，实现对定子的冷却。

水冷散热系统存在锈蚀、堵塞和渗漏等隐患，一旦发生泄露将直接危及电机的安全，因此需要对水冷散热系统的循环管路进行高可靠性的密封。相比于水介质，油介质具有绝缘性好、介电常数高、凝固点低和沸点高等优势，可以提高电机系统对外界环境的适应性，避免气蚀、水垢等腐蚀危害。直接油冷散热系统的冷却油与电机发热部件直接接触，其散热效率远高于水冷散热系统。比亚迪DMI系统中的驱动电机采用直喷式转子油冷技术，可提升电机功率密度32%。

根据高工锂电的数据，2021全，中国新能源乘用车中采用油冷技术的整车厂主要有比亚迪、特斯拉、吉利、上汽、奔驰等，落地车型主要有比亚迪宋MAX、比亚迪宋Pro、比亚迪宋Plus，特斯拉Model 3、特斯拉Model Y，上汽荣威eRX5，吉利几何C、吉利帝豪PHEV、极氪001等。对应的电机供应商则主要是比亚迪自产、特斯拉自产、日电产、精进百思特、华域汽车等。

另外，因为扁线端部导体间存在较大的间隙，喷头出油后，直接渗透入扁线绕组端部，带走每一个导体的热量，而圆线绕组端部在浸漆后，成为一个实心整体，冷却油很难渗入内部，带着中间层导体的热量，容易在绕组内部形成热孤岛。因此扁线和油冷是一对黄金搭档，配合使用能大幅度提高散热能力，从而提高功率密度。

油冷电机相较于传统水冷电机，主要的增量环节在于电子油泵/滤清器/散热器，市场单价通常为150/50/50元左右，视采购厂商的采购量上下波动。此外，油冷电机使用的冷却油通常为ATF油（自动变速箱油）。

ATF油方面，国内的主要供应商有德联集团（002666.SZ）、怡达股份（300721.SZ）和龙蟠科技（603906.SH）等。

2021年前三季度，德联集团/怡达股份/龙蟠科技的销售收入分别为36.23/10.65/23.15亿元，归母净利润分别为1.82/0.93/1.94亿元，德联集团的营业收入领先，龙蟠科技的归母净利润领先。

2021年前三季度，德联集团/怡达股份/龙蟠科技的毛利率分别为14%/20%/31%，净利率分别为5%/9%/9%。龙蟠科技的毛利率和净利率水平领先。

电子油泵/滤清器/散热器方面，国内的供应商主要有三花智控（002050.SZ）、银轮股份（002126.SZ）、盾安环境（002011.SZ)、圣龙股份（603178.SH）。

2021年前三季度，三花智控/银轮股份/盾安环境/圣龙股份的营业收入分别为117/58/74/10亿元，归母净利润分别为13/2/3/1亿元。三花智控在营业收入和归母净利润上有较大优势。

2021年前三季度，三花智控/银轮股份/盾安环境/圣龙股份的毛利率分别为27%/21%/16%/15%，净利率分别为11%/4%/5%/8%。三花智控在毛利率和净利率方面均有优势。

新能源汽车对续航里程、功率密度、能量利用效率的要求越来越高，电驱动系统向集成化、小型化和轻量化的方向快速发展。目前已经发布的多合一电驱动系统有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常见的还是三合一电驱动系统。

电驱动系统“多合一”的集成化方案可以让系统内的零部件共享外壳耦合及冷却系统（例如减速器润滑油可以用来冷却驱动电机，特斯拉回收电机热量给电池保温），共享电路及功率半导体，减少线缆用量，有效缩小电驱动系统的体积和重量，提高功率密度，实现轻量化。

1）适用性广：多合一电驱动系统需要顶层设计，从车型平台上进行规划，这样可以大幅缩短开发周期，并能以较低成本满足多种车型的需求；

2）成本降低：减少动力总成内部的高压线束、连接器等零件，减轻重量，降低成本；

3）空间精简：更紧凑地整合电机、逆变器、减速器等模块，解放空间，利于整车布置；

4）能效提高：减少或缩短逆变器与电机之间的连接配线，降低电力损耗，提升电驱动系统的能量利用效率；

常见的三合一电驱动系统，根据电机控制器的位置，可大致分为五种类型。电机控制器或与驱动电机、减速器并列分布，或集成于驱动电机内，或集成于减速器内，在尺寸、线束用量、技术难度上各有优劣势。

多合一电驱动系统的主要壁垒在于：

1）产品设计协调：电驱动系统中的电机、减速器、逆变器等核心零部件可能来自不同的供应商，需要有集成厂商统一设计、规划、生产，进行跨领域的协调。

2）冷却系统集成：多合一电驱动系统往往共享外壳与冷却系统，电机、电机控制器、DC/DC等都是热源，对冷却系统的设计要求大大提高。

3）品控问题：多个核心零部件集成对生产工艺、品控水平提出了很高要求，单一零部件的故障对集成系统的影响不容忽视。

4）EMC问题：大量电子元器件及驱动电机的集成，相互之间的电磁干扰问题需要找到平衡点。

特斯拉的早期车型多采用感应异步电机（Roadster等），2019款的海外特斯拉Model 3在单电机版本上依然搭载了感应异步电机，在双电机版本上则搭载前驱永磁同步电机搭配后驱感应异步电机。2019款国产版的特斯拉Model 3单电机版本则搭载的是永磁同步电机。

现阶段，特斯拉Model 3、Model Y、Model S、Model X等车型均在单电机版本上搭载永磁同步电机，在双电机版本上搭载永磁同步电机+感应异步电机。新款特斯拉Model S Plaid三电机版本搭载的全部是永磁同步电机。总体来看，特斯拉的驱动电机配置趋势是数量越来越多，性能越来越强，永磁同步电机的渗透率越来越高。

基于上文中已经详细分析过的永磁同步电机与感应异步电机的性能互补，特斯拉主要的性能版车型中都采用永磁同步电机与感应异步电机搭配的双电机解决方案。特斯拉新款Model S Plaid版搭载了全部使用永磁同步电机的三电机解决方案，并落地了很多特斯拉在驱动电机上的前沿技术。

三电机全部采用永磁同步电机，就需要对永磁同步电机在高转速工况下的反电动势、弱磁控制、结构强度、散热等问题进行优化处理。

1）特斯拉给电机转子上加了一个碳纤维保护套，核心作用是加强电机转子的结构强度，防止高转速工况下永磁体脱落。转子中常用的钕铁硼材料能经受较大的压应力，但是不能经受较大的拉应力，抗拉强度不及抗压强度的1/10。电机处于高转速工况时，转子会产生巨大的离心力，可能会导致永磁体脱落。碳纤维具有耐高温、抗张强度大、绝缘性能好的优势，作为保护套可有效加强转子的结构强度。同时，碳纤维导电率低，几乎不会产生额外的涡流损耗，但与其他金属材料相比，也难以屏蔽气隙内的谐波，降低转子涡流损耗的效果不明显。

此外，碳纤维保护层可增加转子的磁通量。根据特斯拉的专利文件，因为有了碳纤维保护层，原有的固定磁体的部分铁片可以省去，纤维管和磁铁之间没有金属，可减少对磁通的屏蔽。散热方面，碳纤维保护层有利有弊。基于碳纤维材料优秀的隔热性能，电机的主要热源，即定子铜线绕组发热，对转子的负面影响被削弱。但是，转子本身在高速工况下同样发热，碳纤维保护层限制了转子的散热。

给转子添加碳纤维保护层的主要壁垒在于加工工艺复杂。由于不同材料的膨胀系数不同，碳纤维所使用的环氧树脂材料必须在高强度张力下缠绕在定子上，否则在低温下碳纤维会松动。

2）内置永磁同步磁阻电机。在上文中，我们提到交流电机主要有永磁同步电机、感应异步电机、磁阻电机。其中，磁阻电机在乘用车上应用很少，因此我们没有详细介绍。磁阻电机与永磁同步电机的主要区别在于，转子内没有永磁体，没有磁场，完全依靠定子磁场，基于“磁阻最小原理”产生转矩。磁阻电机几乎没有反电动势、弱磁控制等问题，但是转矩较小、脉动较大，在一定程度上与永磁同步电机互补，扩展了电动机的高效区间。

特斯拉将永磁体嵌入磁阻电机的转子槽中，该方案的主要壁垒在于永磁体的数量、尺寸、形状、位置等。内置永磁同步磁阻电机在低转速工况下近似永磁同步电机，在高转速工况下近似磁阻电机。转子永磁体的V型结构可调节磁阻转矩，缓解高转速工况下的反电动势问题。在高转速工况下， 特斯拉尽可能将定子旋转磁场与转子磁场对齐，从而大幅削弱反电动势，这种设计的主要壁垒在于复杂的电机控制策略。

3）10层扁线绕组电机。在特斯拉介绍上海超级工厂的预告片中，展示了电机的生产工艺。我们可以看到，特斯拉的电机已经落地了扁线技术，并且在定子绕组的特写中，每一排有5个焊接点，每个焊接点有2根扁铜线，特斯拉的扁线电机定子绕组已经达到10层，生产加工工艺拥有较高的壁垒。目前市面上常见的高层数的扁线绕组电机通常只有6层或者8层。

比亚迪一直使用永磁同步电机，并且早在2015款的比亚迪唐新能源上就落地了双电机四驱结构，具有一定的前瞻性和先进性。

在纯电平台方面，比亚迪最新的E平台3.0采用了前驱感应异步电机+后驱永磁同步电机的技术方案，二者互补，在日常行驶中以永磁同步电机为主，在加速工况下双电机最大输出。

该平台落地了全球首个八合一动力总成（整车控制器、电机控制器、车载充电器、驱动电机、电池管理器、高压配电箱、直流变换器、减速器），高性能版本最大功率270KW（E平台3.0有前后两个八合一动力总成，后驱峰值功率270KW，前驱峰值功率150KW），系统综合效率89%。其中，扁线驱动电机最高效率可达97.5%，电机功率提升了40%。

基于高度集成的电驱动系统，整车的热管理系统也得以进一步集成，宽温域高效热泵系统得以落地，实现了整车热量综合利用，-30℃~60℃的宽域热泵工作温度，动力电池的直冷直热技术热效率最高提升20%。

得益于优异的电驱动系统设计，E平台3.0的零百加速可达到2.9S，续航里程可达到1000KM，百公里电耗比同级别车型低10%，冬季续航里程增加10%。

在插混系统方面，比亚迪的DMI超级混动的EHS电混系统采用了双电机（发电机+电动机）双电控的集成化设计，串并联架构，集成了双电机、双电控、单档减速器、直驱离合器、电机油冷系统，体积和重量减小了30%。

EHS电混系统搭载的扁线油冷电机最高转速可达16000rpm，峰值功率160KW，峰值扭矩325N/M，领先市场上大部分竞品。电机的最高效率可达97.5%，效率＞90%占比90.3%，直喷式转子油冷技术超强散热，提升电机功率密度32%至44.3KW/L。配合比亚迪第四代IGBT技术，电控综合效率高达98.5%。

在具体的设计工艺方面，根据国家知识产权局披露的比亚迪专利文件，2021年下半年以来，比亚迪在电机总成、散热结构、定子设计、转子设计上均有新技术突破。我们将对最具代表性转子设计进行简单介绍。

在上文中我们提到，永磁同步电机在高转速工况下存在弱磁控制问题，需要输入额外电流削弱转子磁场。针对这个问题的一种解决方案是，采用移动式永磁体的转子组件，通过驱动机构驱动可移动永磁体在规定的可移动空间内来回平移，可改变可移动永磁体到转子表面的距离，以此来改变气隙磁场。但这个解决方案存在一些缺陷：

1）驱动永磁体自动平移的驱动机构成本高；

2）驱动机构组件复杂；

3）转子空间利用率低。

比亚迪设计的转子组件包括转子铁芯、齿圈及至少两个永磁体，所述齿圈转动连接在所述转子铁芯的一端，所述转子铁芯与所述齿圈同轴，所述永磁体沿着所述齿圈的内圈呈环形间隔排布；每一所述永磁体包括安装柱及连接在所述安装柱的齿轮，所述安装柱与所述齿轮同轴，所述安装柱可转动地设置在所述转子铁芯内，所述安装柱的轴向平行于所述转子铁芯的轴向，所述齿轮与齿圈内啮合。通过齿圈来带动永磁体的转动，以此来改变气隙磁场的强弱，处理弱磁控制问题。相较于移动式或抽拉式的方案，不需要额外的移动空间，设计简单且结构可靠。

精进电动是新能源汽车电驱动系统国内领军企业之一，从事电驱动系统的研发、生产、销售及服务，已对驱动电机、控制器、传动三大总成自主掌握核心技术和实现完整布局。公司 2008 年于北京成立，创始人余平先后毕业于清华大学、密歇根大学、麻省理工学院，并在通用汽车美国总部的混合动力工程技术及战略规划岗位任职多年；联合创始人蔡蔚在国际电机领域的学术与产业界任职及工作二十余年，曾任美国雷米电机混合动力技术总监，主持过多个国际品牌新能源车型的量产项目。

完整的电驱动系统（驱动电机、控制器、减速器）方面，公司产品主要有三合一（驱动电机+控制器+传动），油水复合冷却，适合乘用车，配套B级及以上轿车、SUV、跑车；前驱串并联混动箱（驱动电机+传动），油冷，适合乘用车，配套A级轿车，SUV；二合一（驱动电机+传动），适用于商用车纯电动系统的公路客车及中、大型货车。

在乘用车驱动电机方面，公司产品主要有感应电机、水冷永磁电机和油冷永磁电机。公司的感应电机分SD220_335 Nm和SD220_290 Nm两种型号，属于三相感应电机，具有转矩密度、功率密度高，电机系统效率高，电机电磁噪声低，NVH性能好，低转矩纹波等优势。电机配有寿命长、耐电晕电机漆包线、加重型驱动电机输出轴承，整机全面防腐蚀表面处理。

公司的水冷永磁电机有SD220_270Nm、SD220_310Nm、SD220_315Nm、SD220_360Nm和SD220_390Nm。公司的水冷永磁电机属于三相永磁同步电机，具有系统效率高、电磁噪声低、NVH性能好、低齿槽转矩及转矩纹波等。公司采用寿命长、耐电晕电机漆包线、加重型驱动电机输出轴承，整机全面防腐蚀表面处理。

公司的油冷永磁电机有SD210、SD240、SD220和SD220。公司的油冷永磁电机属于三相同步电机，具有转矩、功率密度高，系统效率高，电磁噪声低，NVH性能好，齿槽转矩及转矩波动较小，并配备专有的全寿命耐变速箱油材料。

2020年，精进电动的前五大客户的主营业务收入占比为61.27%，分别是菲亚特克莱斯勒/小鹏汽车/比亚迪/北汽集团/厦门金龙，营收占比分别为33.95%/9.47%/6.24%/5.81%/5.79%。

根据高工锂电的数据，2021年1-11月，在主要车企中，精进电动的前五大客户是上海汽车/小鹏汽车/吉利汽车/中国一汽/华晨鑫源，装机量分别为43538/42129/8254/6978/2142台，占比分别为40%/39%/8%/6%/2%。

公司产品主要包括智能装备整体解决方案和新能源汽车电驱动系统产品。2021年上半年，新能源汽车电驱动系统产品的占比为16.87%。针对新能源汽车的动力需求，公司建立了电磁设计与仿真分析平台、散热结构和仿真分析平台、电机结构静动力学分析平台等开发平台，采用永磁同步电机方案，开发出了 30kW 至 200kW 系列电机产品。通过对定转子冲片的创新设计，新型材料的选用和创新的冷却设计，实现了产品外特性、重量、最高效率等指标有显著提升，满足不同车型需求并进行批量生产。

在集成式电驱动系统方面，公司主要有iEDS-2100FR和iEDS-4000FR两种型号的产品，将电机、电机控制器、减速器三个单独的分体单元，通过高度集成技术方案，开发出一款小体积、大功率、高度集成化的电桥总成产品，电磁噪声低，NVH性能优异，满足前后驱全时驱动需求。

在驱动电机方面，公司的JEE高功率密度驱动电机类型为永磁同步电机，由专业的电磁、热、结构及NVH团队开发，具备高功率密度、高转矩密度、高转速运行能力的优点，可与高传动比齿轮箱相配合应用。超过10年的连续生产，累计供货已超过20万台，质量可靠，成本低。目前已量产搭载于奇瑞小蚂蚁EQ1、江淮iEV4、江淮iEV5、江淮iEV6、江淮iEV6EL等。

在新能源汽车电驱动系统领域，围绕电驱动系统技术发展趋势，已开发两个新型集成式电驱动系统平台产品并批量应用，通过研发项目形成了一系列的技术储备，包括16,000rpm水冷扁线电机的设计开发、混合动力汽车双电机控制器等；同时进行了碳化硅模块、多合一电力电子系统等方面的技术预研；未来，发行人将继续围绕电驱动系统集成化、高效化的发展趋势，开发油冷扁线电机、24,000rpm 高速电机、高压碳化硅器件电机控制器、260kW/5000Nm 大功率大扭矩集成化电驱动、多合一电力电子产品等，提升公司在电驱动系统产品整体性能、NVH、EMC 等领域的开发、验证以及生产交付能力。

根据高工锂电的数据，2021年1-11月，在主要车企中，巨一科技的前五大客户是东风本田/广汽本田/江铃汽车/江淮汽车/云度新能源，驱动电机装车量分别为6124/2778/2108/20/13台，占比分别为55.5%/25.2%/19.1%/0.2%/0.1%。

我们推荐自主研发、布局全面、客户质量较高、在手订单充足的优质第三方电机供应商，主要有精进电动-UW（688280）、方正电机（002196）、巨一科技（688162）、大洋电机（002249）。

精进电动是新能源汽车电驱动系统国内领军企业之一，从事电驱动系统的研发、生产、销售及服务，已对驱动电机、控制器、传动三大总成自主掌握核心技术和实现完整布局。精进电动为客户提供电驱动系统的整体技术解决方案，坚持自主研发与持续创新，建立了国际化的研发团队和全球化的组织架构，目前已在北京、上海、正定、菏泽、余姚以及美国底特律设立了研发和生产基地。公司与菲亚特克莱斯勒、吉利集团、广汽集团、小鹏汽车、比亚迪、东风集团、厦门金龙、北汽集团等知名整车企业建立了长期的合作关系，并正在积极推进与美国、欧洲著名整车企业的进一步合作。

公司 2008 年于北京成立，创始人余平先后毕业于清华大学、密歇根大学、麻省理工学院，并在通用汽车美国总部的混合动力工程技术及战略规划岗位任职多年；联合创始人蔡蔚在国际电机领域的学术与产业界任职及工作二十余年，曾任美国雷米电机混合动力技术总监，主持过多个国际品牌新能源车型的量产项目。

公司公开发行股票募集资金将主要用于高中端电驱动系统研发设计、工艺开发及试验中心升级项目，新一代电驱动系统产业化升级改造项目，信息化系统建设与升级项目和补充营运资金项目。“高中端电驱动系统研发设计、工艺开发及试验中心升级项目”，将帮助公司在大功率高集成度电驱动系统、基于第三代半导体的控制器、生产工艺优化以及试验条件等方面，实现业内领先的技术储备。“新一代电驱动系统产业化升级改造项目”，将进一步优化公司生产制造环节的生产效率与产品性能。“信息化系统建设与升级项目” 将提升公司信息化建设水平，提高公司生产过程的数字化管理水平。“补充营运资金项目” 将增加公司流动资产规模，大幅降低公司资产负债率，为公司业务发展创造有利基础，提高财务安全性和灵活性。

2022年1月，公司发布了业绩预亏公告，预计2021年年度实现营业收入75,000万元到78,000万元，与上年同期相比将增加17,177.52万元到20,177.52万元，同比增加29.71%到34.90%。归属于母公司所有者的净利润与上年同期相比，将出现亏损，实现归属于母公司所有者的净利润-42,000万元到-38,000万元，与上年同期相比将减少84.45万元到4,084.45万元，亏损同比增加0.22%到10.77%。归属于母公司所有者的扣除非经常性损益后的净利润-46,000万元到43,000万元，与上年同期相比将减少15,366.88万元到12,366.88万元，亏损同比增加40.37%到50.16%。

1）营业收入增长，主要是 2021 年受新冠疫情影响较小，及乘用车项目增长所致。2020 年新冠疫情期间，受延期复工和下游客户对公司的新能源汽车电驱动系统采购存在订单取消或延后。2021 年，订单恢复正常，且公司乘用车业务部分项目在 2020 年底进入量产后，产量在 2021 年有所提升，销量增加，从而进一步提高了公司的营业收入。

2）公司归属于母公司所有者的净利润下降主要由于：首先，公司主营业务毛利率较上年同期下滑，主要原因是原材料成本增长所致。自 2020 年底，公司主要原材料中硅钢片、漆包线、磁钢及壳体等大宗商品（下同）采购价格开始普遍上涨。2021 年，大宗商品价格仍然持续上涨，全年价格居高位，提高了公司采购成本，从而导致公司效益下降。其次，公司持续积极投入研发，以及全力建设北美基地，拓展海外市场，导致销售，管理和研发费用较去年同期增加。

根据乘联会的数据，2021年中国新能源乘用车销量为331万辆，同比增长181%。考虑到外部政策刺激（双积分考核、路权政策等）与各主流整车厂的新能源车型规划，我们预计2021-2025年，新能源乘用车的渗透率有望从15%提升至40%，新能源乘用车的销量有望从331万辆增长至967万辆，年均复合增长率为31%。

同时，根据公司招股书的披露，公司的前五大客户中：1）小鹏汽车，配套 G3 和 P7 的相关产品未来 5 年订货量计划已获客户需求确认；2）吉利汽车，PHEV 车型配套产品 2021年迎全面量产，未来 3 年订货量计划已获客户需求确认；3）比亚迪，公司通过同步开发和市场拓展，切入比亚迪配套供应商的项目增多。公司下游客户市场份额较大、销量增速较快，有望拉动公司业绩以高于市场整体增速的水平增长。

2021-2023年，我们预计公司的营业收入为7.67/10.19/14.01亿元，分别同比增长33%/33%/37%。2021年由于原材料价格大幅上涨，公司毛利率与净利率显著下滑。2022-2023年，我们预计，随着原材料价格企稳，公司在手订单进一步放量，生产成本随规模扩大而下降，公司的盈利能力有望持续改善。我们预计2021-2023年公司的归母净利润为-3.99/-3.24/-2.29亿元，给予“增持”评级。

公司坚持以“成为节能与新能源汽车领域一流的核心零部件供应商，实现技术、产品及客户升级。有能力、有技术服务世界一流客户，未来靠专利、标准占领市场”的战略目标。公司主要从事微特电机、新能源汽车驱动电机、汽车电子（发动机控制器）及家电智能控制器的研发、生产和销售。

1）微特电机：2021年上半年，公司努力克服疫情带来的不利影响，缝纫机应用类产品收入同比增加62%，公司在该业务领域继续占据市场主导地位。越南方德的电动工具用电机已经正式投入批量生产，并且进入更多的客户，包括TTI、史丹利百得等电动工具行业龙头企业。该产品的批量生产将进一步拓宽公司在微电机领域的下游应用市场，成为公司在微电机行业内的新的业绩增长点。

2）新能源汽车驱动电机：2021年上半年，公司新能源驱动电机出货19多万台，出货量继续位居行业前列，并且市占率进一步提升。公司量产驱动电机主要应用于上汽通用五菱MINIEV、小鹏P7、吉利帝豪EV等车型。公司为蔚然动力、上汽乘用车、奇瑞汽车开发的新能源汽车驱动电机进展顺利。此外，公司还获取了上汽通用五菱GSEV项目和两个混动项目定点，其他新客户和新项目的开发也进展顺利。公司至2021年底驱动电机产能50万台/年，目前处于满产阶段。为满足客户需求，公司已启动新增年产100万台驱动电机项目，该项目预计投资5亿元，项目2024年达产后预计年新增营业收入25亿元。公司进一步提升和优化内部制造体系和外部的供应链管控体系。公司已和太钢、宁波韵升等优秀零部件合作伙伴达成战略合作关系，通过共建联合实验室等措施，进一步深化合作关系，提升合作效率。公司继续加大技术研发投入，在800V高压电机、扁线电机、油冷电机等新能源驱动电机新技术方向持续投入，并且已获得某新能源汽车头部企业800V高压电机开发合同和项目定点。

3）汽车电子：公司子公司上海海能的主营产品包括柴油机控制器ECU、气体机控制器GCU、后处理器控制器DCU、AMT及其控制器等系列产品。公司正积极拓展客户，一方面争取扩大现有客户的市场份额，一方面争取进入新的主机厂客户，目前已取得积极进展，公司国六排放标准的气体机和柴油机新客户项目，预计将于年底量产。

4）智能控制器：由于下游战略客户科沃斯、伊莱克斯等需求旺盛，公司全资子公司深圳高科润的智能控制器（PCBA）业务表现较好，营业收入同比增长78%。同时，公司通过制造过程优化、产品技术方案的改进和新项目产品的研发及产业化等诸多措施，克服了进口电子元器件价格上涨、供应链持续紧张、人民币升值等诸多不利因素的影响，较好的完成了业绩目标。2021年上半年，公司在越南投资成立的越南高科润电子科技有限公司，目前正处于筹建阶段。由于新冠疫情的影响，建设和投产进度预计将略晚于预期。

考虑到公司受益于新能源汽车加速渗透的大趋势，扁线电机等新能源产品研发量产顺利，下游客户小鹏汽车等造车新势力的销量增长预期较高，预计2021-2023年营业收入分别为18.66/29.60/47.89亿元，归母净利润分别为0.22/1.22/2.81亿元，给予“增持”评级。

公司产品主要包括智能装备整体解决方案和新能源汽车电驱动系统产品。

公司智能装备整体解决方案主要包括汽车白车身智能连接生产线、汽车动力总成智能装测生产线、动力电池智能装测生产线，融合了公司自主研发的数字化运营管理系统，为汽车整车和零部件、动力电池等领域的客户实现生产过程的自动化、柔性化和智能化提供解决方案。

新能源汽车电驱动系统是新能源汽车的核心部件，公司拥有包含电机、电机控制器、集成式电驱动系统在内的完整的新能源电驱动系统产品研发、设计、生产、销售和服务体系。目前，公司已成为行业内可以提供电机、控制器、减速器及其集成正向开发和产品服务的供应商之一。目前新能源汽车驱动系统主要应用客户于东风本田、广汽本田、江淮汽车、奇瑞汽车、江铃新能源等。

公司国际整车企业客户包括英国捷豹路虎、特斯拉等；合资整车企业客户包括上汽大众、广汽本田、东风本田、东风日产、奇瑞捷豹路虎等；造车新势力整车企业客户包括蔚来汽车、理想汽车等；国内整车企业客户包括中国一汽、东风汽车、长安汽车、吉利汽车、长城汽车、广汽集团、北汽集团、江淮汽车、奇瑞汽车等；外资零部件企业客户包括大众变速器、格特拉克、麦格纳、本田零部件、利纳马等；国内汽车零部件企业客户包括上汽变速器、青山工业、万里扬、法士特、全柴动力等；动力电池生产企业客户包括宁德时代、国轩高科等。

2018-2020，公司的智能装备整体解决方案的销售收入从9.24亿元增长至13.13亿元，年均复合增长率19%；新能源汽车电驱动系统产品的销售收入从3.10亿元下降至1.68亿元，年均复合增长率-26%。2019 年度公司电驱动系统产品收入较 2018 年度下降 14.94%，主要原因系2018 年起公司与江淮汽车电驱动系统业务由合营企业道一动力承接，在其设立初期部分电驱动系统产品仍向公司采购， 2019 年度逐步减少了对公司电驱动系统产品采购。2020 年度公司新能源汽车电驱动系统业务销售收入较 2019 年度下降 36.40%，主要原因是疫情影响下，核心客户奇瑞汽车、东风本田、广汽本田的适配车型销售变动。

2021年上半年，公司的新能源汽车电驱动产品销售收入1.64亿元，同比增长343%，占比回升至17%。疫情逐步受控，公司主要客户销量恢复情况较好。

智能装备业务方面，受益于未来几年新能源乘用车行业有望超过30%的复合增速，同时公司在动力总成智能装测生产线、动力电池智能装测生产线等方面的技术实力快速进步，加速了国产化替代的进程，有望跑赢行业整体增速。我们预计2021-2023年，公司的智能装备业务销售收入分别为19/26/35亿元，同比增速分别为43%/39%/34%，毛利率分别为28%/30%/32%。

新能源汽车电驱动系统方面，公司主要客户为东风本田、广汽本田、江淮汽车、奇瑞汽车等整车生产厂商。2021年1-8月份已累计完成生产交付电驱动系统超过4.3万套，滚动订单总额为8.28万套。在新能源乘用车行业高速成长、公司下游客户质量较高、在手订单充足的多重背景下，我们预计2021-2023年，公司的新能源汽车电驱动系统销售收入分别为4/12/16亿元，同比增速为210%/330%/140%，毛利率分别为15%/18%/20%。

综上，我们预计2021-2023年，公司的营业收入分别为21.18/30.45/45.43亿元，归母净利润分别为1.38/2.32/3.19亿元，给予“增持”评级。

公司致力于成为全球电机及驱动控制系统绿色环保解决方案领域的卓越供应商，为全球客户提供安全、环保、高效的电机驱动系统解决方案。

公司新能源汽车动力总成系统团队利用车辆事业集团的资源优势，进一步整合技术、渠道、供应商等优质资源，在新品研发、客户渠道开发、成本控制方面取得了良好的发展，完成了多项新品或平台的设计及验证，产品在长安汽车、长城汽车、北汽新能源、小鹏汽车、法国雷诺、印度塔塔、韩国现代、上汽通用等多家内资、外资、合资车企实现量产，为后续业务的持续快速发展奠定了坚实基础。公司新能源汽车动力总成系统2021H1实现营业收入45,877.60万元，同比大幅增长56.43%，其中纯电动乘用车电驱动总成产品销售提升迅速。

乘用车纯电驱动总成：应用于长安汽车、印度塔塔等不同车企多款车型的“三合一”电驱动总成以及应用于长城汽车、雷诺汽车等多款车型的“二合一”电驱动总成实现稳定生产及销售；应用于上汽纯电动汽车的电机控制器以及应用于小鹏汽车的高效驱动电机等多款产品获得持续增量订单；新开发的20kW-30kW电机及控制器开始量产，成功开启小型电动车市场；120kW三合一电驱动总成和40kW增程发电机总成获得国内客户定点，持续为公司带来新的业务增长点。

商用车动力总成系统：商用车动力总成相关产品配套于申沃客车、万象客车等车型，助力上海花博会；双行星排混联动力总成系统获得客户认可，再获批量订单；加快海外市场布局，商用车动力总成相关产品出口泰国、俄罗斯、西班牙等国家，物流车产品配套于江淮汽车，批量交付巴西运输公司。

48V BSG：受芯片短缺的影响，公司为上汽通用混合动力汽车开发的48V BSG总成销售数量有所下降，但累计市场销量在48V混合动力汽车领域依然排名前列。同时，二代48V BSG开发项目完成样机搭载整车验证。

新品开发：公司规划的第三代深度耦合“三合一”电驱动总成平台取得重大进展；基于碳化硅器件的高密度电机控制器完成样机开发并应用于三合一电驱动总成；同时，在混合动力乘用车动力总成领域，公司利用多年技术和产品积累，正在加快开发混合动力总成驱动电机及控制器产品；基于新一代MCU控制器平台的电机控制器完成样机开发并应用于增程式发电机总成；多项新品完成了样机开发，其中包括：卡车用ISG电机、高速电机系统、油冷扁线电机、800V高电压平台、客车用2500Nm直驱系统、欧洲汽车零部件厂家EV项目60kW及10kW A0样机等；完成广域高效驱动电机系统设计验证。

2020年，受新冠疫情影响，公司营业收入78亿元，同比下降5%；归母净利润1亿元，同比增长93%。2021年，公司产品已在长安汽车、长城汽车、北汽新能源、小鹏汽车、法国雷诺、印度塔塔、韩国现代、上汽通用等多家内资、外资、合资车企实现量产，为后续业务的持续快速发展奠定了坚实基础。我们预计2021-2023年，公司的营业收入分别为109/138/174亿元，归母净利润分别为5.13/5.35/7.53亿元。首次覆盖，给予“增持”评级。