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本文援引于报告《2020年中国新能源汽车驱动电机行业概览》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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“天选之子”,发展不断提速
自“863计划”以来,中国政府持续关注中国汽车工业的发展,并不断推动汽车电动化进程,有效带动新能源汽车市场的迅猛发展,从而使中国新能源汽车驱动电机行业迎来巨大市场空间潜力,吸引了众多企业和资本的进入。现阶段,中国本土制造商在核心技术及制造工艺方面取得了较大进展,已具备自主开发满足各类新能源汽车需求电机产品的能力,可生产出达到与国际先进水平相同功率等级的新能源汽车驱动电机。
动力强劲,汽车搭载“全新心脏”
新能源汽车驱动电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配组成,是新能源汽车的动力来源,其性能决定了爬坡能力、加速能力及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。
新能源汽车驱动电机要求具有电动、发电两项功能,按类型可分为直流电机、交流异步电机、永磁同步电机与开关磁阻电机四类:
直流电机:
直流电机是将直流电能转化为机械能或将机械能转化为直流电能的旋转电机。直流电机的结构简单,具有良好的电磁转矩控制特性。但直流电机设有电刷和换向器,高速和大负荷运行时换向器表面易产生电火花,从而易产生电磁干扰,目前已逐渐被淘汰。
交流异步电机:
交流异步电机是将转子置于旋转磁场中,在旋转磁场的作用下获得一个转动力矩带动转子转动产生电流的电机。交流异步电机结构紧凑、坚固耐用,且体积小、质量轻、价格较低,逆变器即便损坏而产生短路时也不会产生反电动势,从而规避了急刹车情况的出现。因此,交流异步电机广泛应用于大型高速的电动汽车中。
永磁同步电机:
永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场,从而产生电流的电机。永磁同步电机功率因数大、效率高、功率密度大,且其采用电子功率器件作为换向装置,驱动灵活、可控性较强,是现阶段中国新能源汽车广泛应用的驱动电机类型。
开关磁阻电机:
开关磁阻电机是最新一代无级调速系统,集合微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论、设计和制作技术为一体,具有调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点。但由于开关磁阻电动机为双凸极结构,存在转矩波动,因此噪声较大。同时,开关磁阻电机结构较为复杂,目前电动汽车应用较少。
新能源汽车驱动电机行业产业链各方连接紧密,且下游主机厂已开始向中游进行业务布局
零部件产品市场需求量持续稳定增长:
中国新能源汽车驱动电机核心零部件定子与转子的主要原材料为钕铁硼。钕铁硼永磁体在工业升级、消费升级和绿色经济的大背景下,钕铁硼磁材高效率、小型化、轻量化的特征优势日益显现。同时,据中国稀土行业协会数据显示,2019年中国钕铁硼毛坯产量达到17万吨,同比增长9.7%。原材料产量的稳定提升为中国永磁体行业提供了坚实的发展基础。此外,钕铁硼永磁体的品种及牌号不断扩展,性能逐步提升。
纯电动汽车配套驱动电机产品将成为未来行业新型增长点:
随着中国政府对于新能源汽车补贴政策的改变,纯电动汽车将成为未来市场的主流,从而带动新能源汽车驱动电机装机量的快速提升,且行业内将涌入定位于生产新能源汽车专用驱动电机的制造企业,进一步加快新能源汽车驱动电机的国产替代进程。
下游新能源乘用车主机厂已陆续开始装载自主研发生产的配套驱动电机:
新能源汽车驱动电机行业下游主要涉及比亚迪、北汽新能源等新能源乘用车主机厂与宇通客车、中通客车等商用车主机厂。近五年来,中国新能源汽车行业在政策扶持的驱动下快速发展。以比亚迪、北汽新能源、华域汽车为代表的领先主机厂已开始搭载自主研发生产的驱动电机,导致中国新能源汽车驱动电机行业内第三方制造商的议价能力不断减弱。
伴随着汽车电动化渗透率的不断提高,行业将迎来整体规模的扩张
随着汽车电动化的快速推进,驱动电机作为新能源汽车的核心零部件,其行业市场规模(按销售收入计)迅速扩张,由2015年的36.6亿元人民币增长至2019年的110.0亿元人民币,年均复合增长率达到31.6%。而由于新能源汽车补贴力度的下滑,中国新能源汽车产销量于2019年首次出现下滑,并导致中国新能源汽车驱动电机行业市场规模同比下降2.3%。但伴随着中国新造车势力已顺利进入量产阶段,未来中国新能源汽车产销量将快速回升,推动配套驱动电机产品市场需求量的提高。同时,随着技术的积累与集成化设计的深入,新能源汽车驱动电机生产成本将不断下降,有效促进行业内第三方电机制造商毛利率的提升。预计未来五年中国新能源汽车驱动电机行业市场规模将保持稳定增长态势。
新技术的发展与应用为新能源汽车驱动电机行业创造了广阔发展前景
研发应用轮毂驱动电机
与传统集中式驱动的内燃发动机或电动机相比,轮毂驱动电机采用了分布式驱动,将驱动、传动与制动装置整合到轮毂内,省略了离合器、变速器、转动轴、差速器及分动器等传动部件,从而可大幅提升传动效率。在新能源汽车的应用中,轮毂驱动电机可充当起步与急加速的补充动力,有效减少30%的燃油消耗,且可实现80%的制动能量回收,提高车辆的续航里程。同时,轮毂驱动电机将动力、传动与制动整合于轮毂内,极大简化了车辆的底盘结构,节省了车内空间,从而提高汽车空间利用率并减轻30%的重量。此外,轮毂驱动电机直接驱动车轮,使MCU(汽车微控制器)可通过简单的操作指令高精度的控制车轮转速与扭矩,从而满足不同工况下的行驶需求。
集成一体化发展
伴随着新能源汽车驱动电机技术的快速发展,电驱动系统开始从分立化向集成化、一体化推进。通过将驱动电机、端盖与减速器三个部件进行两位一体化或三位一体化设计,可使新能源汽车电驱动系统体积减小、重量降低,且车辆系统的布局愈加灵活并降低铜线等整车线束的使用,从而增加司乘人员空间与储物空间。同时,车重的降低可有效提升新能源汽车的续航里程。
深度见解:产业链上下游的稳定发展为行业带来新的发展机遇
中国拥有全球范围内最多的稀土资源储量,根据美国地质调查局数据显示,2019年中国稀土资源储量达到全球的36.7%,且稀土产量占全球总产量的80.5%。同时,中国对稀土资源的加工与提炼技术已达到国际领先水平,从而有效推动新能源汽车永磁同步电机的发展与应用,使中国新能源汽车驱动电机行业内制造企业与国际企业相比拥有较高成本优势,给予行业良好的发展基础。
此外,新能源汽车驱动电机生产所需的无取向硅钢(Si≥0.5%的电工钢)产量持续提升。据中国金属学会电工钢分会数据显示,2019年中国无取向硅钢产量达到1,096万吨,同比增长2.8%。无取向硅钢广泛应用于铁芯等电机零部件,其产量的持续提升导致市场竞争愈发激烈,价格进一步降低,从而有效减少新能源汽车驱动电机行业内企业的成本支出。
自2014年中国新造车势力行业诞生以来,经过近六年的发展已逐步突破制造生产等技术瓶颈,顺利进入向市场交付阶段,且新造车势力品牌汽车产销量正不断提升,有效促进中国新能源汽车驱动电机市场需求量的提升。
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