2022驱动电机行业研究报告

行业报告：机械设备2021年12月17日驱动电机行业深度报告：电动化扁线化持续渗透，扁线电机产业链有望迎来拐点行业评级：增持分析师：邹润芳证券执业证书号：S0640521040001研究助理：朱祖跃证券执业证书号：S0640121070054研究助理：孙玉浩证券执业证书号：S0640120030010研究助理：唐保威证券执业证书号：S0640121040023中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分.扁线化趋势已成，行业需求爆发在即。驱动电机是新能源车的核心组成部分，受益于电动化率和双电机车型占比提升，驱动电机快速扩容，2021H1我国新能源车驱动电机装机量达115.4万台，已接近去年全年装机量146.3万台。从技术路径来看，电机高功率密度和小型化得扁线电机和油冷电机成为必然趋势；油冷电机冷却效率高、绝缘性能好；相对于圆线电机，扁线电机的槽满率提升20%-30%，具有高效率、高有望充分受益。1)上游：我们测算2025年全球新能源车扁线需求量约21.25万吨，对应市场空间约134亿元，目前国内仅精达股份等少数几家公司企业有望充分受益；扁线电机制造过程中的关键工艺PIN线成型、自动扭头、涂敷等工艺技术难度较大克来机电、豪森股份、巨一科技等少数设备商具备扁线电机装备制造能力。2)中游1.扁线化趋势已成，行业需求爆发在即1.扁线化趋势已成，行业需求爆发在即2.产业链迎来拐点，上游、中游有望充分受益3.产业链相关标的驱动电机 驱动电机 产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，按照用途可以分为驱动电机和控制电机，其中驱动电机直接将电能转化为机械能，主要用于电动工具、家电、其他通用小型机械设备等；控制电机主要用于转速、位置的精确控制，可分为步进电机和伺服电机。作为电动汽车的主要执行机构，其特性决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和舒图表1：电机按照用途分为驱动电机和控制电机图表2：电机、电池、电控是新能源车的三大核心组成部分有刷电机有刷电机资料来源：中航证券研究所整理密度较低、调速性能较差等因素限制，主要用于对空间和速度性能要求较低的物流车和商用车；永磁同步电机在制造转子时加入永磁体，具有功率密度高、力能指标好、高效节能、结构简单、可靠性高等优势，是我国新能源车最主要的电机类型，主要应用车企包括北汽新能源、比亚迪、小鹏汽车等；开关磁阻电机结构简单、调速范围宽、系统可靠性高，但控制系统复杂、噪声大，目前在我国新能源车市场中还未得到广泛应用。比达到97.51%，主要应用在乘用车领域，交流异步电机和其他类型电机装机量不足3图表3：电机按照用途分为驱动电机和控制电机图表4：2019年新能源车永磁同步电机装机量占比超过97%直流电机交流异步电机永磁同步电机开关磁阻电机功率密度低中高峰值效率（%）通常小于90负荷效率（%）4000-80004000-16000可大于15000好好好结构坚固性差好外形尺寸大中小小重中轻轻中控制性能好好好20162017漆包线漆包线,永磁材料,硅钢片,20%资料来源：第一电动网，中航证券研究所整理6断提升，2016-2020年我国新能源车销量CAGR达27.5%，带动新能源车驱动电机行业快速扩容，2021H1我国新能源车驱动电机装机量达115.4电动车的占比提升，单车电机搭载量从201图表5：2016-2020年我国新能源车销量及驱动电机装0新能源车销量（万辆） 图表6：2016-2020年我国新能源车高端车型占比2016机，内转子永磁电机具有转子半径小及可靠性强的优点，成为高速电机的首选。在高速化的过程中，电机散热能力要求提升，冷却方式倾向于采用油冷；2）高转矩密度：有提高磁阻转矩比具体应用中，扁线的槽满率高、更易压缩，是实现电机小型化的最佳途径。资料来源：伏特动力，新浪汽车，中航证券研究所整理8不足以达到良好的散热效果，需要提供直接冷却热源来提升冷却效率，而油本身不导电不导磁，可作为电机直接冷却热源。高、绝缘性能好、高低温适应性强、降低体积(无需√大众MEB√宝马第五代总成√保时捷Taycan√博世e-Axle√博格华纳iDM√√√特斯拉Model3√√√华为e-Axle√ 资料来源：电驱羊皮卷，中航证券研究所整理9电机，扁线电机有效材料成本约降低8-12%，叠加整车性能提升、电耗方面的优势约降低整车成本图表15：扁线电机具有功率密度大、效率高端部的结构使得电机平均效率提升1%以上：1）截面：相比圆线电机，扁线电机的裸铜槽满率可提升20%-30%，有效降低绕组电阻进而降低铜有效降低端部绕组铜耗，进一步提升电机效率。区工况（低速大扭矩工作点）最高可提升效率10%。高效区间面积明显扩大，即在实际应用过程中从城市拥堵的低俗工况到高速巡航工况都能享受最高的效率；从小油门匀速到大油门急加速，能量可使用范围明显扩大。图表17：WLTC与全域工况扁线电机与圆线电机资料来源：绿芯之友，中航证券研究所机可以输出高于圆线电机20-30%的功率和扭矩，如上汽第二代EDU高功率永磁同步电机采用Hair-pin技术使得功率密度同50A电流作用下，扁线电机温度相比圆线电机低11℃。图表18：相同功率的扁线相比圆线节省大约20%的空间图表19：相同截面、相同匝数、相同电感尺寸的绕线在相同电流作用的温升对比资料来源：绿芯之友，中航证券研究所整理过铁芯端部插线，不需要从槽口嵌线，电磁设计上可以选择更小的槽口设计，有效降低齿槽转矩脉动，进而降低电磁的振动噪音。用量下降即降低2%左右的制造成本；2）在全域工况下扁线电机效率提升2%，即用电损耗降低2%，对应节约2%的整车行驶成本；市区工况下最图表20：扁线电机NVH降低约12%，电机齿槽转矩降低至原来的部的电流分布不均匀，电流集中在导体的“皮肤”部分，从而导致导体通过电流的有效部分减少，导体的等效电阻增加、损耗功率增加的现象。对比4层扁线绕组电机，8层扁线绕组：1）电机效率≥90%的区间从83%提升至88%；2）NEDC工况的平均电耗从13.8kwh/百公里下降至图表23：Hair-pin绕组技术从2、4层逐渐发pin制作工艺多且复杂、对绕组成型的精度和应力要求极高，此外，因采用轴向嵌装的方式使得端部需要进行扭弯、焊接、绝缘等工艺过程处理，而这依赖于高端自动化设备。扁线电机制造设备国产化持续深入，降低成本推进行业进一步向大规模量产发展。第一代绕组：径向嵌装绕组第二代绕组：轴向嵌装绕组波饶扁线绕组I-pin扁线绕组绕组方式示例性能特点槽满率48%最高效率持续扭矩持续功率线型插入径向嵌入，槽口要求高径向嵌入，精度、槽口要求高技术较复杂，精度要求高直接插入，精度要求低无无单面扭头双面扭头无无单面焊接双面焊接无无单面处理双面处理资料来源：联合电子，智新科技，中航证券研究所比圆线需要进行端部折弯处理，R角应力集中漆膜易破裂，整体投入研发，通过自主开发扁线拉丝模具、漆包模具、焊接工艺、在线测试等技术等满足了扁线绝缘层薄、绝缘强度高、柔韧性好、表面光洁、高强度漆膜附着力、杜绝R角加工时漆膜破裂等特性，于2020年通过德图表26：2020年精达股份扁线相关研研发项目投资计划（万元）天津精达铜陵精达高性能电机用特种扁平电线的研究及产业化4800广东公司一种漆包线表面润滑涂覆装置的研发广东公司广东公司高性能镀银铜扁导体制备工艺技术研究精远线模新能源汽车电磁线用模具认为随着中游制造商扩产加快、各主流车企切换扁线电机意向明确，扁线电机渗透率有望加速提升，预计2025年渗透率超过90%。图表27：2020年起下游车企加速换装通用沃蓝达通用沃蓝达2015丰田第四代普锐斯2018.12蔚来ES6蔚然动力科技Hair-Pin电机2019.7上汽荣威ei6PLUS华域电动2019.11上汽荣威RX5eMAX华域电动Hair-Pin电机、保时捷Taycan极氪001岚图FREE东风汽车销量（辆）绕组类型1宏光MINI2特斯拉Model33456理想ONE7奔奔EV8埃安AionS946,18145,271科莱维CLEVER前十五名总销量前十五名扁线车型销量前十五名中扁线渗透率资料来源：乘联会，各公司官网，汽车之家，中航证券研究所171）假设全球新能源车销量及渗透率稳步提升，2025年中国、欧洲、美国的新能源车渗透率分别为33%2）假设随着电机轻量化、高功率密度的发展趋势，2025年我国及全球扁线电机渗透率提升至90%；3）据我们测算，2020年我国每台新能源车装载1.07个电机，假设随着消费升级及双电机车型占比提升，这一数值每年增加0.005；4）假设伴随新能源车驱动电机集成化的发展趋势，扁线单车用量每年增加0.5kg。根据以上假设，我们预计2025年全球、中国的扁线电机需求量分别为2024万个、978万个，对应市场空间为708亿元、342亿元；2025年全球、图表29：预计2025年扁线电机全球市场空间约708亿元、国内市场空间约342亿元图表30：预计2025年扁线全球市场空间约134亿元、国内市场空间约65亿元02020A2021E2022E02020A2021E2022E2023E2024资料来源：乘联会，中航证券研究所测算全球新能源车销量306扁线电机渗透率全球扁线电机需求（万个）全球扁线电机需求（万个）全球扁线电机市场规模（亿元）全球扁线电机市场规模（亿元）YOY中国扁线电机市场规模（亿元）中国扁线电机市场规模（亿元）7YOY扁线单车用量（kg)扁线单车用量（kg)全球扁线总需求量（万吨）0.37YOYYOY国内扁线总需求量（万吨）YOYYOY404%404%全球扁线市场规模（亿元）2.31YOYYOY国内扁线市场规模（亿元）YOYYOY404%404%资料来源：乘联会，中航证券研究所测算1.扁线化趋势已成，行业需求爆发在即2.产业链迎来拐点，上游、中游有望充分受益2.产业链迎来拐点，上游、中游有望充分受益3.产业链相关标的），永磁材料电工钢（硅钢）电工钢（硅钢）轴承及轴承盖轴承及轴承盖SCHAEFFLERTIMKEN整车企业整车企业驱动电机制造厂商驱动电机制造厂商 第三方电机企业专业新能源汽车电机企业三精进电动传统电机生产企业造车新势力造车新势力整车制造厂商整车制造厂商传统车企传统车企资料来源：中航证券研究所整理小型化、轻量化、轻薄化成为可能，因而在工业和电子领域得到广泛应用。钕铁硼可分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼和热压钕铁硼三类，其中烧结129万辆，对应高性能钕铁硼需求为0.45万吨。牌号最大磁能积(BH)max内禀矫顽力Hcj(kOe)主要应用领域33-55MRI、音响家电系列产品M系列33-53VCM、磁选机、消费电子H系列31-51线性电机、微型电机、传感SH系列31-49风力发电机、工业电机等UH系列28-46汽车电机、空调压缩机26-43新能源车电极、电磁阀门、传感器等TH系列26-39变频空调,工业应用,新能源汽车,排序公司产能（吨）主要产品1中科三环21500烧结、粘结钕铁硼磁材2金力永磁15000钕铁硼磁材3宁波韵升14000钐钴、钕铁硼磁材4正海磁材12000钐钴、钕铁硼磁材5英洛华10000钕铁硼磁材资料来源：大地熊招股书，中航证券研究所整理22精达股份,露笑科技,2.49% 精达股份,露笑科技,2.49% 精达股份长城科技冠城大通露笑科技金杯电工其他精达股份特斯拉、比亚迪、蔚来、吉利、通用、部分日系车企等博世、博泽、法雷奥西门子、大陆汽车、安徽昊方机电、华域汽信质、万宝至实业、纬湃汽车金杯电工博格华纳、连点、汇川、精进电动资料来源：各公司公告，中航证券研究所整理232.2.1.22.2.1.2扁线：预计2025年全球扁线需求2024万台、978万台，假设伴随电机集成化的发展趋势，单机用扁线量逐渐从目前的8.5kg提升至2025年的10.5kg，在扁线单吨63000元不变的情景下，我们测算2025年全球新能源车扁线需求量约21.25万吨，对应市场空间约133.9亿元，2020-2025年CAGR达125%；全球扁线总需求量（万吨）国内扁线总需求量（万吨）0精达股份长城科技金杯电工2021H1产量（吨）资料来源：乘联会，公司公告，中航证券研究所测算24资料来源：豪森股份招股书，中航证券研究所25机控制器等100-400种零件按驱动电机产品工艺流程顺序完成装配制造的作业流水线，通常由总装线、测试线、定子分装线、转子分装线、电机控制分装线、减速箱分装线组成。份、巨一科技等少数设备商具备扁线电机装备制造能力，其中克来机电配套联合电子等、豪森股份配套上海龙芯等。企业类型代表企业大众变速器,联合电子,3.80%企业类型代表企业大众变速器,联合电子,3.80%上海电驱动,双林汽车,5.40%宇通客车等传统整车企业。其中：第三方外供企业可分为国际先进制造商、传统电机生产企业和专业新能源汽车电机企业。整车企业比亚迪、特斯拉、北汽新能源、宇通客车 第三方供应商专业新能源汽车电机企业深圳大地和、精进电动等 传统电机生产企业大洋电机、方正电机、蓝海华腾、卧龙电驱等其他,25.60%弗迪动力,方正电机,2019年弗迪动力有限公司正式挂牌成立，为比亚迪全资控股子公司，业务覆盖新能源汽车用驱动电机总成及周边大众变速器成立于2012年，业务涵大众变速器成立于2012年，业务涵特斯拉成立于2003年，其电机产品的特点是前后双驱动系统，进口电机型号3D1功率202kW，国产电机型号3D6功率220kW。特斯拉蔚然动力是一家汽车智能动力系统提供商，高度集成的“三合一”蔚然动力是一家汽车智能动力系统提供商，高度集成的“三合一”EDS电驱动系统是公司目商商博世6车电子有限公司”，在新能源汽车电驱动系统领域推出的产品包括同大众、奔驰、宝马 在车辆运动控制、集成式安全系统、自主驾驶以及电驱动四大技术领域，采埃孚能为现有的汽车制造商以及初创出行服务供应商提供广泛的宝马、通用、三菱、丰田、日产、广汽、长城、吉利、小鹏汽车、菲斯克汽车公深圳大地和公司主要为新能源汽车提供驱深圳大地和公司主要为新能源汽车提供驱成立于2005年，从事新能源汽车用电机及其控制器技术研发、制造和销售，核心产品包括纯电启动系统EA130成立于1995年，2020年在新能源车电机第三方供应商中位列第一，目前有深圳高科润、上海海能、湖北方正、越南方正等4家子公司，预早期从事建筑及家具电气电机业务，2009年跨入新能源车动力总成系统产业，2016年初收购上海电驱动，2020年新能源汽车动力早期从事建筑及家具电气电机业务，2009年跨入新能源车动力总成系统产业，2016年初收购上海电驱动，2020年新能源汽车动力新能源车领域的产品主要为电动汽车电机控制器及驱动系统等，涵盖主驱多合一集成控制器、主/辅驱集成控制器、电机+变速箱+主驱控制福工动力、万向电动汽车、厦门金龙、安徽安凯特斯拉,方正电机,精进电动,3.60%特斯拉,方正电机,精进电动,3.60%蔚然动力,6.40%201720182.2.3.2电机：规模效应、集成化、亚迪、特斯拉、蔚然动力、大众变速器4家，其中比亚迪和特斯拉龙头优势显著，合计市占率达23.8%，行业整体第三方供应商与车企的市占率较为接近，展望未来，我们认为第三方电机将与整车企业长期共存：术密集型行业，前期的高技术、高资本投入需要经过产品量产才能得驱动总成发展的关键趋势之一，整车厂基于供应链安全、议价能力的考虑更倾向于掌握电驱总成核心技术，对于电机及相关零部件可以选择外包，第三方供应商有望获得更多市场份额。此外，扁线电机技术难度、资金投入更大，车企出于成本及效率考虑更有可能外购电机，第三方电机有望以Tier-2的身份提升市占率，如2蔚然动力扁线电机供应链。整车企业第三方供应商00配套车企和车型的持续放量。以2025年国内新能源车扁线电机需求量978万台来看，如果第三方企业占比35%，则第三方企业的电机产量合计342万台，考虑到盈亏平衡点的问题，第三方电但扁铜线加工价格、扁线电机制造设备投资额远高于圆线电机。行业进入门槛提高，量产企业有盈亏平衡点高，盈亏平衡点高，02.2.3.2电机：扁线电机制造商加速扩产，预计2我们认为，在扁线电机渗透率快速提升的背景下，率先量产的企客户/车型方正电机2018年在牛铭奎博士的带领下开发高功率密度扁线电机，预计21年底电机产能约50万台，22年中80万台以上，22年底100万台以上，扁线电机约占一半。2014年开始自主研发扁线电机，2017年开始量产，配套上汽数款新能源车，国内第一家开发、批产扁线电机的厂家。大洋电机上汽通用别克英朗、君威、通用五菱等/特斯拉/蔚然动力/蔚来ES6松正电机2019年成立扁线电机事业部进军乘用车行业，2020年乘用车扁线电机出货量超2.5万台，一汽大众、蜂巢传动2017年9月完成Hiarpin试制线的搭建，开始1.扁线化趋势已成，行业需求爆发在即2.产业链迎来拐点，上游、中游有望充分受益3.产业链相关标的3.产业链相关标的传统燃油车领域产品主要包括发动机智能装配线、变速箱智能装配线和白车身焊接智能生产线；新能源汽车领域产品主要包括混合动力变速箱智车领域2.71亿元，占比26.17%，同比提升14.27pct。等国内外知名车企及零部件供应商，其加速扩产为公司成长提供强劲动力。2021H1，公司新签订单金额6.27亿元，其中新能源汽车领域占比图表51：2017-2021Q3公司营收及增速864200资料来源：Wind，中航证券研究所），前已完成日系、美系等核心客户认证并逐步放量。扁线技术壁垒高、盈利能力高于圆线，公司2020年扩建3万吨扁线产能，新产能建设进度领先图表53：2012-2021Q3公司营收及增速0543210资料来源：Wind，中航证券研究所整理00西门子、长鹰信质、