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新能源汽车产业链行业:驱动电机有望迎来盈利拐点先发优势奠定龙头企业地位-220216(28页).pdf

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新能源汽车产业链行业:驱动电机有望迎来盈利拐点先发优势奠定龙头企业地位-220216(28页).pdf

1、 有关分析师的申明,见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分,或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 新能源汽车产业链行业 行业研究 | 深度报告 电机扁线化带来新一轮技术迭代,电机扁线化带来新一轮技术迭代,双电机占比提升将进一步拉动行业需求。双电机占比提升将进一步拉动行业需求。由于终端品牌车型要求提高,近几年驱动电机门槛大幅提升,扁线电机相比传统圆线大幅提高了功率密度,带来电机体积小型化,使得原材料需求更少及成本下降,电机由圆线向扁线发展的趋势已确立。2021 来 Model Y、广汽换装扁线电机,比亚迪 DMI全系采用扁线电机,后续待上市潜在爆款车

2、型 ET5、ET7、智己、极氪等也均采用扁线电机,考虑到扁线高功率密度、高能量转换效率、散热性好等优势,预计未来3-5 年扁线电机渗透率将快速提升。随着电动车在消费端认可度提升,我们认为新能源汽车在性能方面的升级趋势将带动对四驱双电机、甚至三电机版本的车型需求,双电机车型占比的提升将进一步拉动电机行业市场需求,预计 2025 年全球驱动电机市场有望达到 740 亿元。 扁线电机具备多重壁垒,优势企业有望放大竞争优势扁线电机具备多重壁垒,优势企业有望放大竞争优势。扁线电机壁垒主要体现在:1)设备:设备精度要求高,必须依赖自动化生产线;2)材料:铜线必须具有弹性,但折弯后反弹需使得电磁线绝缘层不受

3、损;扁线涂覆层收缩过程中会出现四角变薄影响绝缘性,需在弯角处进行加厚;3)工艺复杂,十几道工序需一次成型。当前已具备稳定生产并实现供应的扁线电机企业中,海外主要有联电、博世、博格华纳等,国内主要有方正电机、天津松正、华域汽车等,预计优势企业有望在技术升级中放大优势。 驱动电机盈利拐点已至,拥有先发优势的专业电机企业有望强者恒强驱动电机盈利拐点已至,拥有先发优势的专业电机企业有望强者恒强。过去驱动电机行业不能盈利主要由于研发费用极高以及没有爆款车型,体现在每开发一款车型都要单独设计产线,但过去几年尚未出现品质好、销量高的爆款车型,因此电机行业呈现市场分散、每家企业营收低、费用率高的状态。2020

4、 年来随着特斯拉、比亚迪及蔚小理等品牌的陆续崛起,行业规模效应开始显现。2022 年原材料涨价趋势放缓,部分企业已通过顺价机制传导成本压力,我们认为在技术和客户端拥有先发优势的第三方电机企业有望快速提升营收规模并率先实现扭亏为盈,并通过与优质车企的合作进一步巩固在技术和成本上的优势,拓展更多市场份额。 电机规模化与性能化趋势已到,随着新能源汽车快速上量,销量有望快速实现从百万辆级到千万辆级,伴随行业市场空间打开,终端车型产品升级使得驱动电机门槛快速提升,未来电机将往双电机及扁线化方向发展,聚焦电机的第三方企业有望持续扩大竞争优势,获取更高市场份额。随着原材料成本下降及电机产品价格上涨,叠加规模

5、效应带来的整体费用下降,驱动电机行业盈利拐点已至,我们认为拥有先发优势的第三方电机企业有望率先实现盈利,同时在盈利、技术、客户、规模等多方面建立护城河,未来驱动电机行业有望强者恒强。建议关注方正电机(002196,未评级)、精进电动-UW(688280,未评级)、卧龙电驱(600580,未评级)、大洋电机(002249,未评级)、长鹰信质(002664,未评级)。 风险提示风险提示 新能源车销量不及预期;原材料价格上涨,电机盈利承压;第三方电机企业客户拓展不及预期;测算局限性风险。 投资建议与投资标的 核心观点 国家/地区 中国 行业 新能源汽车产业链行业 报告发布日期 2022 年 02 月

6、 16 日 蔚来 ET5 正式发布,电机行业扁线化趋势将带来新一轮技术升级:新能源汽车驱动电机行业跟踪点评 2021-12-22 新能源驱动电机:老赛道孕育新确定性,聚焦电机或大有可为 2021-06-01 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 看好(维持) 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 2 目 录 1、电机扁线化带来新一轮技术迭代,未来扁线电机渗透率有望快速提升 . 5 1.1 驱动电机是新能源产业重要环节,永磁同步电机已占主导 . 5 1.2 扁线绕组电机优势明显,技术提升潜力大 . 7 1.3 主流车企纷纷换装扁线电机,扁

7、线电机渗透率将快速提升 . 11 1.4 双电机配置提升,2025 年全球驱动电机市场有望达到 740 亿元 . 13 2、扁线电机具备多重壁垒,优势企业有望放大竞争优势 . 15 2.1 扁线电机具备多重壁垒:生产工艺复杂、设备依赖进口、原材料要求高 . 15 2.1.1 扁线电机研发设计难,生产工艺复杂 15 2.1.2 扁线电机生产设备要求高,主要依赖进口 17 2.1.3 升级扁线对上游铜线、涂覆等原材料要求相应提高 17 2.2 新一轮技术升级趋势下,优势企业有望放大竞争优势 . 18 3、驱动电机盈利拐点已至,拥有先发优势的专业电机企业有望强者恒强 . 22 3.1 过去电机行业为

8、何难实现盈利? . 22 3.2 原材料价格飙升,短期驱动电机成本承压 . 23 3.3 驱动电机盈利拐点已至,拥有先发优势的专业电机企业有望强者恒强 . 26 3.4 相关标的 . 26 4、投资建议 . 28 风险提示 . 28 8YbWwVgViYcXzWqRpOoO7NdNaQoMqQmOpNiNoOoMeRmNsN7NrRyRuOpNmNxNoOxO 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 3 图表目录 图 1:电动车驱动系统 . 5 图 2:典型永磁同步电机组件 . 5 图 3:永磁同步电机示意图 . 5 图 4:交流异步电机示意图 . 5

9、 图 5:近几年国内不同类型驱动电机装机占比变化情况 . 7 图 6:扁线绕组示意图 . 7 图 7:圆线/扁线绕组电机结构图 . 7 图 8:圆线/扁线电机效率对比示意图 . 8 图 9:相同参数下传统电机和本田 i-MMD 扁线电机的绕线温度对比示意图 . 8 图 10:I-MMD 电机功率扭矩、转速和功率密度示意图 . 9 图 11:扁线电机齿槽转矩对比图 . 10 图 12:扁线电机轴向和外经示意图 . 10 图 13:扁/圆线电机参数对比示意图(以圆线电机性能参数为基准;单位:%) . 11 图 14:国内历年新能源汽车销量(万辆) . 14 图 15:国内历年驱动电机装机量(万台)

10、 . 14 图 16:Hair-pin 电子结构图 . 15 图 17:Hair-pin 工艺流程图 . 15 图 18:扁线绕组定子关键工艺 . 16 图 19:德国 GROB 集团连续 Hairpin 与装配产线. 17 图 20:ATOP 集团定子生产线 . 17 图 21:铜扁线涂漆模具结构示意图 . 18 图 22:新能源汽车驱动系统产业链示意图 . 18 图 23:驱动电机行业竞争企业类型 . 19 图 24:2020 年国内电机市场份额 . 20 图 25:2021 年 1-11 月国内电机市场份额 . 20 图 26:驱动电机企业整体营收对比(亿元) . 23 图 27:驱动电

11、机企业净利率对比 . 23 图 28:精进电动 2019 年成本拆分 . 23 图 29:永磁同步电机原材料成本构成 . 23 图 30:钕铁硼上游主要原材料镨钕氧化物价格走势(元/吨) . 24 图 31:首钢股份无取向硅钢片价格走势(元/吨) . 25 图 32:驱动电机企业有望迎来盈利拐点 . 26 图 33:精进电动 2018-2020 年主营业务占比 . 28 图 34:精进电动实现完整三大总成系统布局 . 28 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 4 表 1:电动车驱动电机总成主要技术路径比较 . 6 表 2:2020 年销量前 15

12、车型电机绕组情况 . 11 表 3:2021 年 11 月单月销量前 40 车型中配套扁线电机的车型 . 12 表 4:2020 年销量前 15 车型电机绕组情况 . 12 表 5:2021 年 11 月单月销量前 40 车型中配套双电机的车型 . 13 表 6:2020-2025 年全球驱动电机市场规模预测 . 14 表 7:Hair-pin 关键工序难点 . 16 表 8:主要电机企业类型和配套乘用车企业 . 19 表 9:国内企业扁线电机进展情况 . 21 表 10:每开发一款电机的盈亏平衡点测算 . 22 表 11:主要电机企业类型和配套乘用车企业 . 23 表 12: 国内布局新能源

13、车用硅钢的主要企业情况 . 24 表 13:主流 160-200kw 驱动电机成本测算 . 25 表 14:公司新增客户及预计出货量(万台) . 26 表 15:卧龙电驱客户定点进展 . 27 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 5 1、电机扁线化带来新一轮技术迭代,未来扁线电机渗电机扁线化带来新一轮技术迭代,未来扁线电机渗透率有望快速提升透率有望快速提升 1.1 驱动电机是新能源产业重要环节,永磁同步电机已占主导 驱动电机是新能源汽车产业链重要环节。驱动电机是新能源汽车产业链重要环节。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构,驱动电机

14、及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性直接决定汽车行驶的爬坡、加速、最高速度等主要性能指标,是电动汽车的重要部件。以主流永磁同步电机为例,电机主要由定子、转子以及机械结构组成,关键部件是定子和转子。 图 1:电动车驱动系统 图 2:典型永磁同步电机组件 数据来源:EV 视界,东方证券研究所 数据来源:电车资源,东方证券研究所 永磁同步电机和交流异步电机已成为乘用车领域主流选择。永磁同步电机和交流异步电机已成为乘用车领域主流选择。永磁同步电动机的永磁是指在制造电机转子时加入了永磁体,使电机的性能得到进一步的提升,这也是永磁同步电机与交流异步电机的最大区别。所谓同步

15、,就指的是让电机中的转子转速与定子绕组的电流频率始终保持一致。而交流异步电动机中由于转子总是在“追赶”定子旋转磁场的转速,并且为了能够切割磁感应线而产生感应电流,转子的转速总要比定子旋转磁场的转速慢,这也就形成了异步运行,即异步感应电动机。 图 3:永磁同步电机示意图 图 4:交流异步电机示意图 数据来源:天天电动网,东方证券研究所 数据来源:天天电动网,东方证券研究所 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 6 永磁同步电机和交流异步电机各有千秋。永磁同步电机和交流异步电机各有千秋。永磁同步电机本身具有转矩密度、功率密度、效率较高、调速性能好等优点,

16、再加上自身体积小、重量轻等优势,但它并不是没有缺点,除了原料带来的成本问题外,它会有在高温下磁性衰减的问题,这也是为何中小型纯电动车不能进行长时间的高速巡航。相对来讲,交流异步电机则具有结构简单、可靠性较高、拥有较好的高速性能以及加速性能等优势;这也是一些以性能标榜的电动跑车以及中大型 SUV 会偏爱它的问题,如特斯拉model S、model X、蔚来 ES8 等都在使用。不过相对来讲它的缺点则体现在转矩密度、功率密度、效率密度偏低,并且还伴随着体积大、重量沉、发热量大的问题。总体来看,可以理解为搭载永磁同步电动机的电动车续航相对更好一些,搭载交流感应电动机的电动车加速性能更好。 表 1:电

17、动车驱动电机总成主要技术路径比较 项目项目 直流电机直流电机 交流异步电机交流异步电机 永磁同步电机永磁同步电机 开关磁阻电机开关磁阻电机 功率密度 低 中 高 较高 峰值效率(%) 85-89 90-95 95-97 通常小于 90 符合效率(%) 80-87 90-92 85-87 78-86 转速范围(r/min) 4,000 至 8,000 12,000 至20,000 4,000 至 16,000 可达 15,000 以上 可靠性 一般 好 好 好 结构坚固性 差 好 一般 优秀 外形尺寸 大 中 小 小 电机重量 重 中 轻 轻 电机成本 中 较低 较高 较低 控制器性能 好 好

18、最好 好 资料来源:精进电动招股说明书,东方证券研究所 永磁同步电机在国内驱动电机市场中份额近永磁同步电机在国内驱动电机市场中份额近 95%。永磁同步电机由于我们国家在稀土资源方面的优势,以及永磁同步电机功率密度大、峰值效率高、尺寸小、质量轻、结构多样化及应用范围广等特性,永磁同步电机在国内装机量快速提升,2021 年前 11 月国内永磁同步电机装机量达 269万台,装机占比达到 94%,在新能源驱动电机市场中占据绝对主导地位。 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 7 图 5:近几年国内不同类型驱动电机装机占比变化情况 数据来源:GGII,东方证券

19、研究所 1.2 扁线绕组电机优势明显,技术提升潜力大 我们判断驱动电机的一个技术发展趋势是绕组扁线化(我们判断驱动电机的一个技术发展趋势是绕组扁线化(Hair-pin 电机)。电机)。电机的总体目标是提升效率和功率密度,减少体积和重量。扁线绕组电机显著特点是定子绕组中采用扁铜线,先把绕组做成类似发卡一样的形状,穿进定子槽内,再在另外一端把发卡的端部焊接起来。通过应用截面积更大的扁铜线,提高电机槽满率,具有高功率/转矩密度、高效率、散热性能更好等优点,同时更易于实现自动化生产,满足新能源乘用车市场爆发后对产品一致性高的要求。但同时扁线电机大规模应用也需要克服一些缺点,比如良品率低,转速上不去,标

20、准化难以及专利壁垒等。 图 6:扁线绕组示意图 图 7:圆线/扁线绕组电机结构图 数据来源:汽车之家,东方证券研究所 数据来源:绿芯之友,东方证券研究所 70%82%79%91%98%97%94%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%200021前11月永磁同步电机交流异步电机其他电机 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 8 扁线具有较高的槽满率,高能量转换效率带来电池成本节约。扁线具有较高的槽满率,高能量转换效率带来电池成本节约。电机的功率与铜含量成正相关,相同体积下铜线填充

21、量增加 20-30%,意味着输出转换功率有望提升 20-30%。扁线电机具有高槽满率,其纯铜槽满率达到 70%,而传统圆线仅 40%左右;电机的能源损耗中 65%来自于铜耗,由于扁线电机需要的铜线比相同功率的圆线电机更短,绕组电阻降低,铜耗降低,带来了更高的转换效率。此外,在市区城市拥堵的工况(低转速高扭矩)中,扁线电机工作效率要比圆线高出10%。高槽满率带来高效率区域面积,车辆路况试验 WLTP 续航增加,在续航里程相同的情况下减少蓄电池容量,可有效降低整车成本 15%。 图 8:圆线/扁线电机效率对比示意图 资料来源:驱动视界,东方证券研究所 扁线散热性好,提升高温动力性。扁线散热性好,提

22、升高温动力性。扁线由于导体接触紧密,槽里空隙降低,热量传导和散热系数提高,高槽满率下绕组间的导热能力是低槽满率的 1.5 倍;交流电阻下降在中低速发热降低,相对圆线定子温升降低 18%,降低齿槽内热阻,热传导更好;并且槽满率高,具有更强功率扭矩能力,改善定子槽内散热,降低齿槽内热阻,温升可降低约 812%,在更低的温升条件下,整车可以实现更好的加速性能。新能源汽车电磁装置用绕组扁线技术研究文献中显示,对绕组扁线和漆包圆线绕制相同功率的车载电感和施加相同 50A 电流的作用下,扁线电机温度相比圆线电机低 11 C。通常情况下,电机可应用的性能范围直接受电机散热性的好坏所影响,所以电机对散热和温度

23、是非常敏感的,在更低的导热和更快的散热能力条件下,整车可以实现更好的加速性能。 图 9:相同参数下传统电机和本田 i-MMD 扁线电机的绕线温度对比示意图 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 9 资料来源:驱动视界,东方证券研究所 扁线电机功率密度更高,整车动力更强劲。扁线电机功率密度更高,整车动力更强劲。扁线电机槽满率高,转矩密度提高,有效体积缩小,转矩加大,而功率提高,功率密度提高(例如上汽第二代 EDU 高功率 Hair-pin 电机使功率密度提高 20%),电机扭矩输出能力加强,进一步提升功率密度和整车动力性能。圆线电机功率密度约 3.5k

24、w/kg 的水平,已无法满足“十三五”规划中功率密度应满足 4.0kw/kg 的要求,而当前领先企业的扁线电机的功率密度约 5kw/kg,因此扁线电机是未来发展的必然趋势。此外,扁线电机利用其较大的端部导体间隙优势,冷却油可以直接渗透入绕组端部,吸收每一个导体的热量,将电机绕组温度降低 68%以上,大大提升了电机的功率密度和转矩密度水平。 图 10:I-MMD 电机功率扭矩、转速和功率密度示意图 资料来源:驱动视界,东方证券研究所 扁线电机电磁噪音低,整车更安静。扁线电机电磁噪音低,整车更安静。扁线电机导线应力和绕组刚性较大,电枢具备更好的刚度,弹性模量提高,物体模态发生变化,更有利于阻抗共振

25、的发生,对电枢噪音具有抑制作用。此外,齿槽转矩是永磁电机的一个固有问题,虽然它不会使电动机平均有效转矩增加或减少,但它会引起速度波动、电机振动和噪声(NVH)。扁线绕组通过铁芯端部插线,不需要从槽口嵌线,电磁设计上相对而言较小的槽口尺寸,电机齿槽转矩可降低 19%,NVH 可下降 12%,进一步抑制了电磁噪音。 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 10 图 11:扁线电机齿槽转矩对比图 资料来源:驱动视界,东方证券研究所 扁线扁线小体积带来高集成效率,契合多合一电驱发展趋势。小体积带来高集成效率,契合多合一电驱发展趋势。扁线槽满率高,绕线方法更先进

26、,更易裁剪,绕组端部高度可降低 15%上下,更易压缩,相同功率下电机的体积更小;相对于传统圆线铜线绕组,扁线铁芯的有效体积下降,轴向可缩短 15%,外径可缩短 10%,铜用量可下降 20%左右,整体重量可下降 10%,符合当前电机轻量化和小型化的趋势。 图 12:扁线电机轴向和外经示意图 ; 资料来源:驱动视界,东方证券研究所 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 11 图 13:扁/圆线电机参数对比示意图(以圆线电机性能参数为基准;单位:%) 资料来源:驱动视界,东方证券研究所 1.3 主流车企纷纷换装扁线电机,扁线电机渗透率将快速提升 2020

27、年新能源汽车销量前 15 名的车型中,仅有欧拉 R1、理想 ONE、蔚来 ES6 等部分车型采用扁线电机,2020 年扁线电机的渗透率不到 10%,叠加新能源汽车渗透率 5.4%,扁线的综合渗透率不到 1%。 表 2:2020 年销量前 15 车型电机绕组情况 车企车企 车型车型 绕组类型绕组类型 电机供应商电机供应商 2 2020020 年销量(辆)年销量(辆) 特斯拉 特斯拉(Model 3) 圆线 特斯拉 139925 上汽通用 宏光 MINI 圆线 宁波双林、方正电机 119255 上汽通用 宝骏 E 系列 圆线 株洲齿轮、方正电机 47704 长城汽车 欧拉 R1 扁线 上海电驱动、

28、蜂巢 46774 广汽 埃安(Aion S) 圆线 日本电产、尼得科 45626 比亚迪 全新秦 PRO EV 圆线 比亚迪 41621 奇瑞 奇瑞 eQ 圆线 奇瑞新能源 38214 理想 理想 ONE 圆线 联电、东安动力、博格华纳 33186 比亚迪 汉 EV 圆线 比亚迪 29073 蔚来 ES6 扁线 蔚然动力 27961 宝马 5 系 PHEV 圆线 BMW 25692 上汽 名爵 EZS 圆线 华域汽车 23983 北汽 EU 系列 圆线 北汽新能源 23365 威马 EX5 扁线 博格华纳 22236 比亚迪 唐 DM 圆线 比亚迪 20743 数据来源:GGII,公司官网,东

29、方证券研究所 0204060800圆线扁线 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 12 2021 年来扁线电机渗透率快速提升。年来扁线电机渗透率快速提升。2021 来特斯拉、广汽换装扁线电机,比亚迪 DMI 全系采用扁线电机,上汽、长城的新车型也纷纷转为扁线电机,2021 年前 11 月单月销量前 40 名的车型中,配套扁线绕组的车型达到了 16 款。我们测算销量前 40 车型的扁线渗透率达到了 31.1%,而由于 11 月单月销量前 40 车型在当月乘用车总销量的占比达到了 76.6%,预计当前扁线电机渗透率已超过 23.9%

30、。(销量靠后的高端车型扁线渗透率更高) 表 3:2021 年 11 月单月销量前 40 车型中配套扁线电机的车型 车企车企 车型车型 绕组类型绕组类型 电机供应商电机供应商 2021 年年 11 月销量(辆)月销量(辆) 特斯拉 Model Y 部分扁线 特斯拉 26,759 特斯拉 Model 3 部分扁线 特斯拉 26,100 比亚迪 秦 PLUS PHEV 部分扁线 比亚迪 18,054 理想汽车 理想 ONE 部分扁线 联电、东安动力、博格华纳 13,485 长城汽车 欧拉好猫 扁线 联电、蜂巢 8,855 比亚迪 海豚 扁线 比亚迪 8,809 比亚迪 比亚迪唐 部分扁线 比亚迪 8

31、,013 一汽大众 ID.4 CROZZ 扁线 大众、华域麦格纳 5,187 蔚来 蔚来 ES6 部分扁线 蔚然动力 4,713 长城汽车 欧拉 R1 部分扁线 上海电驱动、蜂巢 4,270 零跑 零跑 T03 扁线 零跑科技 4,177 上汽大众 ID.4 X 扁线 大众、华域麦格纳 3,914 蔚来 蔚来 EC6 扁线 蔚然动力 3,482 宝马 宝马 iX3 扁线 BMW 3,174 上汽集团 名爵 EZS 扁线 华域汽车 3,102 长城汽车 欧拉 R2 扁线 上海电驱动、蜂巢 3,011 11 月销量前 40 车型中配套扁线电机的车型销量 103,435 11 月销量前 40 车型销

32、量合计 332,447 扁线渗透率扁线渗透率 31% 数据来源:GGII,公司官网,东方证券研究所(由于特斯拉等车型一部分配套扁线电机,测算时假设这类车型扁线销量占一半) 后续待上市潜在爆款车型 ET5、ET7、智己、极氪等也均采用扁线电机,考虑到扁线高功率密度、高能量转换效率、散热性好等优势,预计未来 3-5 年扁线电机渗透率将快速提升。 表 4:2020 年销量前 15 车型电机绕组情况 上市时间上市时间 车企车企 车型车型 绕组类型绕组类型 2021.3 比亚迪 秦 PLUS DM-i Hair-Pin 电机 2021.3 一汽大众 ID.4 CROZZ Hair-Pin 电机 2021

33、.4 比亚迪 秦 PLUS EV Hair-Pin 电机 2021.4 特斯拉 Model 3 Hair-Pin 电机 2021.4 特斯拉 Model Y Hair-Pin 电机 2021.4 塞力斯 SF5 混动 Hair-Pin 电机 2021.6 东风汽车 岚图 FREE Hair-Pin 电机 2021.7 东风汽车 风神奕炫 MAX Hair-Pin 电机 2021.8 长城汽车 2022 款欧拉黑猫 Hair-Pin 电机 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 13 2021.8 比亚迪 海豚 Hair-Pin 电机 2021.9 零跑

34、 C11 Hair-Pin 电机 2021.10 吉利汽车 极氪 001 Hair-Pin 电机 2021.10 智己汽车 智己 L7 Hair-Pin 电机 2021.10 吉利 星越 ePro Hair-Pin 电机 2021.11 长城 WEY 玛奇朵 Hair-Pin 电机 2021.11 奇瑞 瑞虎 8 PLUS 鲲鹏版 Hair-Pin 电机 2021.12 比亚迪 2022 款宋 Pro DM-i Hair-Pin 电机 2021.12 长安汽车 UNI-K PHEV Hair-Pin 电机 2021.12 吉利 星越 L 混动版 Hair-Pin 电机 2021.12 广汽传祺

35、 第二代 GS8 Hair-Pin 电机 2022.1 蔚来 ET7 Hair-Pin 电机 2022.9 蔚来 ET5 Hair-Pin 电机 数据来源:GGII,公司官网,东方证券研究所 1.4 双电机配置提升,2025 年全球驱动电机市场有望达到 740亿元 新能源汽车性能升级在即,双电机布置占比上升。新能源汽车性能升级在即,双电机布置占比上升。当前中高端车型多配备单电机版本和双电机两个版本,单驱动电机多见于低配版车型,纯电动车将驱动电机前置或后置,混动车型一般将驱动电机前置;双驱动电机一般为高配版车型,纯电动、插混和增程式都涉及,前后各部署一个驱动电机。当前新能源汽车渗透率快速上升,随

36、着电动车在消费端认可度提升,我们认为新能源汽车在性能方面的升级趋势将带动对四驱双电机、甚至三电机版本的车型需求,双电机车型的市场占比或将进一步上升。 表 5:2021 年 11 月单月销量前 40 车型中配套双电机的车型 车企车企 车型车型 电机供应商电机供应商 前电机类型和功率前电机类型和功率 后电机类型和功率后电机类型和功率 2021 年年 11 月销量月销量(辆)(辆) 特斯拉 Model Y 特斯拉 交流异步 137KW 永磁同步 180KW 和202KW 26,759 特斯拉 Model 3 特斯拉 交流异步 137KW 永磁同步 202KW 26,100 比亚迪 比亚迪宋 比亚迪

37、永磁同步 110KW 永磁同步 120KW 15,097 理想汽车 理想 ONE 联电、东安动力、博格华纳 永磁同步 100KW 永磁同步 140KW 13,485 比亚迪 比亚迪汉 比亚迪 永磁同步 163kW 永磁同步 200KW 10,021 比亚迪 比亚迪唐 比亚迪 永磁同步 180KW 永磁同步 200KW 8,013 小鹏汽车 小鹏 P7 精进、方正 永磁同步 120KW 永磁同步 196KW 7,839 一汽大众 ID.4 CROZZ 大众、华域麦格纳 永磁同步 80KW 永磁同步 150KW 5,187 蔚来 蔚来 ES6 蔚然动力 永磁同步 160KW 交流异步 240KW

38、4,713 上汽大众 ID.4 X 大众、华域麦格纳 永磁同步 80KW 永磁同步 150KW 3,914 蔚来 蔚来 EC6 蔚然动力 永磁同步 160KW 交流异步 240KW 3,482 上汽通用 Velite 6 上汽 永磁同步 49KW 永磁同步 82KW 2,852 11 月销量前 40 车型中配套双电机的车型销量 38510 11 月销量前 40 车型销量合计 332,447 双电机双电机车型销量车型销量渗透率渗透率 11.6% 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 14 数据来源:GGII,公司官网,东方证券研究所(由于特斯拉等车型一

39、部分配套双电机,测算时假设这类车型双电机版本销量占 1/6) 新能源汽车市场爆发,驱动电机装机量快速增长。新能源汽车市场爆发,驱动电机装机量快速增长。得益于国内新能源汽车市场的爆发,近几年国内新能源驱动电机装机量实现了快速增长,2021 年国内新能源汽车销量超 330 万辆,假设双电机车型渗透率达 12%,预计 2021 年国内驱动电机装机量将达到约 370 万台,同比增速超 150%。 图 14:国内历年新能源汽车销量(万辆) 图 15:国内历年驱动电机装机量(万台) 数据来源:中汽协,东方证券研究所 数据来源:EVtank,东方证券研究所 较好的新能源汽车增长环境下,预计较好的新能源汽车增

40、长环境下,预计 2025 年全球新能源驱动电机市场规模将达到年全球新能源驱动电机市场规模将达到 740 亿元。亿元。在双积分、碳排放、车型进步等多因素推动下,新能源汽车中长期销量高速增长确定性更强;长期来看,更长续航将成新能源汽车主流趋势。预计 2022 年全球 925 万辆,中国 530 万辆销量;2025 年全球超 2200 万辆,中国超 945 万辆;2030 年电动车年度销量渗透率接近 45%。在中长期过程中,电动车对燃油车替代形成双向反馈,电动车正向反馈,配套更加成熟,使用体验持续提升;燃油车负面反馈,配套收缩,使用体验持续下降,此背景下,新能源汽车有望加速实现对燃油车的替代。伴随下

41、游需求提升,叠加未来电机性能升级所带来的双电机占比提升,未来新能源驱动电机市场有望迎来黄金增长期。 表 6:2020-2025 年全球驱动电机市场规模预测 2020A 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球新能源汽车销量(万辆) 315 610 925 1190 1590 2205 中国 136.8 330 530 605 735 945 欧洲 136.7 200 245 330 445 600 美国 25.3 63 130 205 310 460 其他国家 16.2 17 20 50 100 200 双电机占比 11% 12% 14% 16% 18% 20% 全球驱

42、动电机需求(万台) 350 680 1055 1380 1876 2646 国内 152 368 604 702 867 1134 国外 198 312 450 679 1009 1512 单电机价格(元) 2800 2800 2800 2800 2800 2800 全球驱动电机市场规模(亿元) 98 190 295 387 525 741 扁线电机渗透率 12% 25% 45% 58% 72% 85% 全球扁线电机需求(万台) 42 170 475 801 1351 2249 -50%0%50%100%150%200%250%300%350%400%0500300350

43、销量增速-20%0%20%40%60%80%100%120%140%160%05003003504002001920202021E装机量增速 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 15 数据来源:中汽协,Marklines,GGII,东方证券研究所 2、扁线电机具备多重壁垒,优势企业有望放大竞争优扁线电机具备多重壁垒,优势企业有望放大竞争优势势 2.1 扁线电机具备多重壁垒:生产工艺复杂、设备依赖进口、原材料要求高 扁线电机生产中最主要的工艺为线圈成型、扭头、焊接等技术。扁线电机生产中最主要的工艺为线圈成型

44、、扭头、焊接等技术。扁铜线电机的绕组根据其扁平线形状可以分为 Ipin、Hair-pin、Wave-pin 等 3 种,因为不少整车厂对驱动电机的外形尺寸有严格的要求,而 Hairpin 电机的端部铜线径向排布更紧密,所以目前超过 90%的制造商都选择使用Hairpin 电机,即先把绕组做成类似发卡一样的形状,穿进定子槽内,再在另外一端把“发卡”的端部焊接起来。以 Hari-pin 为代表的扁线电机在生产工艺、设备及原材料方面都具有较高的壁垒。 图 16:Hair-pin 电子结构图 图 17:Hair-pin 工艺流程图 数据来源: Hairpin 扁线电机定子工艺方法比较分析 ,东方证券研

45、究所 数据来源: Hairpin 扁线电机定子工艺方法比较分析 ,东方证券研究所 2.1.1 扁线电机研发设计难,生产工艺复杂 生生产工艺复杂,十几道工序一次成型。产工艺复杂,十几道工序一次成型。扁线电机现多采用第二代轴向绕组技术(如 Hair-pin),制作工艺多且复杂、对绕组成型的精度和应力要求极高,关键工序如 hair-pin 成型、自动扭头等技术难度较大,十几道工序需一次成型,加大难度;且交流阻抗增大,高转速时转换效率降低。同时,在工艺实操中可能出现“集肤效应” ,导致中间面积被浪费,周围电流大,发热明显,效率降低。 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定

46、龙头企业地位 16 图 18:扁线绕组定子关键工艺 数据来源:青岛艾普官网,东方证券研究所 表 7:Hair-pin 关键工序难点 关键工序关键工序 类型类型 难点难点 Hairpin 成型成型 CNC 柔性成型 CNC 柔性成型是通过控制成型导杆的动作顺序和幅度,使发卡线逐渐折弯至图纸要求的形状。其特点是柔性好,可以折弯各种形状发卡线。但由于需要精确控制动作精度才能保证成型的稳定性,因此动作速度不能太快,节拍较慢(约 6 s /根) ,且设备造价很高。 模具压制成型 压制成型( 又叫冲压成型) ,是利用仿形模具将发卡线冲压成图纸要求的形状,优点是成型速度快( 可达 2. 5 s /根) ,缺

47、点是一种模具只能成型一种形状,换型麻烦。从成型质量来看,模具压制成型质量更好,批量生产成本更低,因此市场上大多采用压制成型。但目前市场上大多采用的 2D/3D 模具是不可调的模具,而 Hairpin 成型工艺难点在于产品铜线较扁平,在折弯处漆皮容易破损,折弯后铜线会有反弹,成型时需要多次调整折弯参数以使其反弹后满足外形尺寸的要求,因此前期试验阶段需要不断地重复修模,以适应发卡线反弹的特性,模具不可调整使前期的试验非常繁琐。 Hairpin 扭头工艺扭头工艺 扭头工艺的难点在于扭转机构和扭头工装( 扭转桶) 的制造非常难( 对每层桶的跳动值要求在 005 mm 以内) 。产品层数越多,对于扭转桶

48、加工精度的要求越高。扭转桶为多层套筒结构,相对扭转时容易磨损。为了保证扭转后铜线的顶端齐平,扭转程序也需对应不同的产品进行相应的开发。 HairPin 焊接工艺焊接工艺 Tig 焊接 成本端目前具有优势,目前多数国内厂家选用 激光焊接 激光焊接稳定性更好,焊接质量一致性更好;焊接去漆皮长度平均比 Tig 焊接段2mm;兼容性更高,对不同产品只需软件调整设备参数,无需更换其他工装;通过光纤可以共享激光能量,进行远距离焊接,灵活性更好。总体而言相比 Tig 焊接更优,但由于激光焊接需要功率 6 kW 以上的激光器,目前还需要进口,从而导致激光焊接的成本远高于 Tig 焊接的成本,未来随着国内高功率

49、焊接激光器国产化开发,激光焊接将更多被使用。 数据来源: 漆包扁铜线下线成型机关键技术的研究与应用 , Hairpin 扁线电机定子工艺方法比较分析 ,东方证券研究所 新能源汽车产业链行业深度报告 驱动电机有望迎来盈利拐点,先发优势奠定龙头企业地位 17 系列化设计难。系列化设计难。设计方案不统一,定子绕组一旦确定很难改变,系列化难度高。不同车企的设计方案不一样,而定子是电机设计的核心,定子尺寸定型后,导线的线型、尺寸任意一点发生改变,都需要定制昂贵的工装模具,兼容性低。 专利壁垒多。专利壁垒多。扁线电机专利目前主要还是在欧美及日本企业里,中国企业掌握专利较少。当前该类电机的生产技术、设备和专

50、利,主要由日本、意大利和德国等发达国家所引领,如日本电装为丰田第四代普锐斯制造的电机,雷米( 2015 年被博格华纳收购) 的 HVH250 系列电机( 高压发卡定子绕组技术) 于 2007 年便应用于通用雪佛兰的 VOLT,这 2 家公司均为所生产的电机申请了专利。从2018年开始,国内的深圳市汇川技术有限公司、松正电动汽车技术股份有限公司等电动汽车零部件供应商也陆续发力,推出了自己的扁铜线电机产品。 2.1.2 扁线电机生产设备要求高,主要依赖进口 扁线电机生产设备要求高,主要依赖进口。扁线电机生产设备要求高,主要依赖进口。扁线电机对产品的一致性要求高,技术难度大,需要投入精度较高的自动化

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