电动汽车驱动电机种类与性能分析（新能源汽车驱动电机行业研究）

电动汽车驱动电机种类与性能分析（新能源汽车驱动电机行业研究）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。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%

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。

数据对比:比亚迪/特斯拉市占率领先，大洋电机/巨一科技财务指标较优

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。（报告来源：未来智库）

市场空间：2025 年有望达到 385 亿元

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%。