1、行業報告:機械設備 2021年12月17日 中航證券研究所發布證券研究報告請務必閱讀正文后的免責條款部分 行業評級:增持 驅動電機行業深度報告:電動化扁線化持續滲透,扁線電機產業鏈有望迎來拐點 扁線化趨勢已成,行業需求爆發在即。驅動電機是新能源車的核心組成部分,受益于電動化率和雙電機車型占比提升,驅動電機快速擴容, 2021H1我國新能源車驅動電機裝機量達115.4萬臺,已接近去年全年裝機量146.3萬臺。從技術路徑來看,電機高功率密度和小型化的發展趨勢使 得扁線電機和油冷電機成為必然趨勢;油冷電機冷卻效率高、絕緣性能好;相對于圓線電機,扁線電機的槽滿率提升20%-30%,具有高效率、高 功率
2、密度、散熱性能好、噪音低、更輕便等優點。國內扁線電機最早于2017年裝配上汽新能源車,隨著技術與制造工藝難題被逐步攻關、相關產業 發展成熟,2021年比亞迪、特斯拉等主流車企紛紛換裝扁線電機,目前新能源車扁線電機滲透率已超過20%,相比2020年末提升約10個百分點。 產業鏈迎來拐點,上游、中游有望充分受益。據我們測算,2025年全球扁線電機市場空間為708億元,2020-2025年CAGR約113%,相關產業鏈 有望充分受益。1)上游:我們測算2025年全球新能源車扁線需求量約21.25萬噸,對應市場空間約134億元,目前國內僅精達股份等少數幾家公司 具備量產能力,短期內仍處于供不應求狀態。
3、我們認為,隨著新能源車扁線電機加速滲透,電磁線競爭格局有望向頭部量產企業集中,率先量產的 企業有望充分受益;扁線電機制造過程中的關鍵工藝PIN線成型、自動扭頭、涂敷等工藝技術難度較大,對設備的自動化程度要求較高,國內僅有 克來機電、豪森股份、巨一科技等少數設備商具備扁線電機裝備制造能力。2)中游:汽車零部件屬于資本密集型行業,電機外供能夠有效分攤成本, 此外集成化、扁線化趨勢給第三方供應商帶來更多機會,第三方供應商有望和車企長期共存。扁線電機設備、原材料投資成本高,規模效應顯著, 這將加速行業洗牌過程,率先投入研發、生產布局的企業將獲得更多份額,行業集中度有望加速提升。 相關標的:精達股份、長
4、城科技、豪森股份、方正電機。 風險提示:新能源車滲透不及預期、扁線電機滲透不及預期、原材料價格波動、產品和技術迭代升級不及預期。 投資觀點 SVmWlYbWnVdYyXxU7N8Q8OtRrRtRqRjMoPnPiNsQpO9PpPzQNZqNxOxNnPsO 目錄 1.扁線化趨勢已成,行業需求爆發在即 2. 產業鏈迎來拐點,上游、中游有望充分受益 3.產業鏈相關標的 資料來源:中航證券研究所整理 1.1 驅動電機是新能源車的核心組成部分 4 電機是各種機械的動力源,根據用途可分為驅動電機和控制電機。電機是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置,主要作用是 產生驅動轉矩,作為用電器
5、或各種機械的動力源,按照用途可以分為驅動電機和控制電機,其中驅動電機直接將電能轉化為機械能,主要用于電 動工具、家電、其他通用小型機械設備等;控制電機主要用于轉速、位置的精確控制,可分為步進電機和伺服電機。 驅動電機是新能源車的核心組成部分,直接影響汽車的主要性能。驅動電機是新能源汽車的三大核心部件之一,替代傳統汽車的發動機和發電機 作為電動汽車的主要執行機構,其特性決定了爬坡能力、加速能力以及最高車速等汽車行駛的主要性能指標,直接影響車輛動力性、經濟性和舒 適性。 電機 驅動電機 控制電機 同步電機 無刷電機 異步電機 有刷電機 步進電機 伺服電機 圖表1:電機按照用途分為驅動電機和控制電機
6、圖表2:電機、電池、電控是新能源車的三大核心組成部分 GGII,中航證券研究所整理 1.1 永磁同步電機是我國最主要的新能源車驅動電機 5 新能源車驅動電機包括直流電機、交流異步電機、永磁同步電機、開關磁阻電機,其中永磁同步電機在我國應用最為廣泛。交流異步電機受功率 密度較低、調速性能較差等因素限制,主要用于對空間和速度性能要求較低的物流車和商用車;永磁同步電機在制造轉子時加入永磁體,具有功 率密度高、力能指標好、高效節能、結構簡單、可靠性高等優勢,是我國新能源車最主要的電機類型,主要應用車企包括北汽新能源、比亞迪、 小鵬汽車等;開關磁阻電機結構簡單、調速范圍寬、系統可靠性高,但控制系統復雜、
7、噪聲大,目前在我國新能源車市場中還未得到廣泛應用。 在新能源車領域,2019年永磁同步電機裝機量占比超97%。2019年,我國新能源汽車電機裝機車輛中,永磁同步電機裝機量為120.98萬臺,占 比達到97.51%,主要應用在乘用車領域,交流異步電機和其他類型電機裝機量不足3%。 圖表3:電機按照用途分為驅動電機和控制電機圖表4:2019年新能源車永磁同步電機裝機量占比超過97% 項目直流電機交流異步電機永磁同步電機開關磁阻電機 功率密度低中高較高 峰值效率(%)85-8990-9595-97通常小于90 負荷效率(%)80-8790-9285-8778-86 轉速范圍(r/min) 4000-
8、800012000-200004000-16000可大于15000 可靠性一般好好好 結構堅固性差好一般優秀 外形尺寸大中小小 電機重量重中輕輕 電機成本中較低較高較低 控制性能好好最好好 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 2016201720182019 我國新能源車永磁同步電機占比 永磁同步電機主要由定子、轉子和端蓋等部件構成,定子包括定子鐵芯和定子銅線繞組,轉子的核心是永磁磁芯。 定子:定子由定子鐵芯及纏繞在鐵芯上的銅導線構成,其中銅導線及其纏繞方式對于電機的能量傳輸效率有重要影響,根據導線形狀可分為圓柱 導線和扁線導線。 轉子:永磁
9、同步電機的轉子為永磁磁芯,由永磁材料制作而成,主要包括金屬永磁、鐵氧體永磁和稀土永磁(釹鐵硼)。 成本構成:永磁同步電機的成本主要來源于永磁材料、硅鋼片、漆包線和制造成本,其中永磁材料為第一大材料成本,占比高達30%。 資料來源:第一電動網,中航證券研究所整理 1.1 新能源車驅動電機由定子、轉子和端蓋等部件組成 6 圖表7:永磁同步電機定子示意圖 圖表8:永磁同步電機轉子示意圖 圖表9:永磁同步電機成本構成 制造成本, 40% 永磁材料, 30% 硅鋼片, 20% 漆包線, 10% 資料來源:乘聯會,NE時代,EVTank,蓋世汽車社區,中航證券研究所 1.2.1 新能源汽車驅動電機發展趨勢
10、:行業快速擴容,雙電機車型占比有望提升 7 新能源車銷量、滲透率持續提升,驅動電機行業高速增長。隨著新能源車技術的不斷更新發展及國家政策的大力支持,新能源車銷量及滲透率不 斷提升,2016-2020年我國新能源車銷量CAGR達27.5%,帶動新能源車驅動電機行業快速擴容,2021H1我國新能源車驅動電機裝機量達115.4 萬臺,已接近去年全年裝機量146.3萬臺。 雙電機車型占比提升將帶來更大裝機量。B級和C級以上電動車的驅動功率一般在180kw以上,需要配置兩臺及以上電機,近年來伴隨“雙電機” 電動車的占比提升,單車電機搭載量從2018年的1.05提升至2020年的1.07,我們認為,隨著雙
11、積分政策推行、消費升級及雙電機優勢顯現,電 機裝機量將進一步增長。 圖表5:2016-2020年我國新能源車銷量及驅動電機裝機量圖表6:2016-2020年我國新能源車高端車型占比提升 -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 20162017201820192020 新能源車銷量(萬輛)新能源車驅動電機裝機量(萬臺) 新能源車同比增速電機裝機量同比增速 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 20162017201820192020 A00A0AB+C 高
12、功率密度、小型化是新能源車電機的重要發展方向,可以減少新能源車電量損耗進而提升續航里程。 高功率密度:功率密度為單位體積電機的輸出功率,與轉矩和轉速成正比,電機高功率密度的實現方式包括:1)高速化:相對于外永磁轉子電 機,內轉子永磁電機具有轉子半徑小及可靠性強的優點,成為高速電機的首選。在高速化的過程中,電機散熱能力要求提升,冷卻方式傾向于采 用油冷;2)高轉矩密度:有提高磁阻轉矩比例、諧波注入、提高單位體積內的磁場能量(扁線電機)等方式。 小型化:主要考慮相同功率下電機的體積更小及縮小對電機做工沒有貢獻的線圈體積,可以通過增加線圈的槽滿率和縮短線圈末端兩種方式實現, 具體應用中,扁線的槽滿率
13、高、更易壓縮,是實現電機小型化的最佳途徑。 資料來源:伏特動力,新浪汽車,中航證券研究所整理 1.2.2 新能源汽車驅動電機發展趨勢:高功率、小型化,油冷、扁線成為發展方向 8 圖表10:SPM槽內冷卻技術圖表11:豐田電機體積從第一代的5.1L縮小至第四代的2.7L 油冷電機冷卻效率高、絕緣性能好。電機冷卻按照冷卻介質可以分為風冷、液冷兩大類,液冷又可細分為水冷和油冷。電機功率密度提升,水冷 不足以達到良好的散熱效果,需要提供直接冷卻熱源來提升冷卻效率,而油本身不導電不導磁,可作為電機直接冷卻熱源。 特斯拉、豐田普銳斯2017款、寶馬i3、雪佛蘭Volt、比亞迪DM-i、通用沃蘭達等車型或平
14、臺中已應用油冷電機,油冷電機的優勢包括:冷卻效率 高、絕緣性能好、高低溫適應性強、降低體積(無需水道、風道等) 。 資料來源:電驅羊皮卷,中航證券研究所整理 1.2.2.1 新能源汽車驅動電機發展趨勢:油冷電機冷卻效率高、絕緣性能好 9 圖表12:油冷和水冷應用車型 圖表13:水冷、油冷電機額定工況和峰值工況 類別車型/技術路線水冷油冷 BEV 大眾MEB 寶馬第五代總成 保時捷Taycan 博世e-Axle 博格華納iDM 國內e-Axle 通用Bolt 特斯拉Model3 日電產e-Axle 華為e-Axle HEV/PHEV 豐田Prius 本田i-MMD 吉利DHT 廣汽G-MC 比亞
15、迪DM-i 上汽EDU 資料來源:綠芯之友,節能與新能源汽車技術路線圖,扁線電機的發展和市場應用,中航證券研究所 1.2.2.2 新能源汽車驅動電機發展趨勢:扁線電機具有功率密度大、效率高、散熱性好等優勢 10 扁線電機符合節能與新能源汽車技術路線圖的要求。繞組扁線替代傳統的漆包圓線,提高了槽滿率,使得在相同體積內擁有更大的功率,故 功率密度較高。目前國內采用的扁線繞組電機最高功率密度達5kW/kg,高于圓線電機最大3kw/kg的功率密度,節能與新能源汽車技術路線圖 提出,2025年乘用車電機功率密度將達5kW/kg,電機系統超過80%的高效率區90%,這使得扁線電機的發展成為必然趨勢。 扁線
16、電機優勢突出。扁線電機具有高效率、高功率密度、散熱性能好、噪音低、更輕便等優點,且在規模量產的情況下成本更有優勢,相比圓線 電機,扁線電機有效材料成本約降低8-12%,疊加整車性能提升、電耗方面的優勢約降低整車成本15%。 圖表14:扁線繞組電機槽滿率更高、功率密度更大 圖表15:扁線電機具有功率密度大、效率高、散熱性好等優點 資料來源:綠芯之友,中航證券研究所 1.2.2.2 新能源汽車驅動電機發展趨勢:扁線電機具有功率密度大、效率高、散熱性好等優勢 11 優勢一:扁線電機通過改進截面與端面設計提升效率。在電機的能量損耗中,銅耗占比65%,是第一大損耗來源,扁線電機通過改變定子截面和 端部的
17、結構使得電機平均效率提升1%以上:1)截面:相比圓線電機,扁線電機的裸銅槽滿率可提升20%-30%,有效降低繞組電阻進而降低銅 損耗;2)端部:端部的銅不能提升電機功率,僅起連接作用,因而產生額外的電損耗。Hair-pin電機相比圓線電機繞組端部尺寸短5-10mm, 有效降低端部繞組銅耗,進一步提升電機效率。 全域工況下扁線電機效率提升2%,高效區明顯擴大。在WLTC工況下,Hair-pin電機平均效率高1.12%;全域平均下,兩者效率值相差達2%;市 區工況(低速大扭矩工作點)最高可提升效率10%。高效區間面積明顯擴大,即在實際應用過程中從城市擁堵的低俗工況到高速巡航工況都能享 受最高的效率
18、;從小油門勻速到大油門急加速,能量可使用范圍明顯擴大。 圖表16:扁線電機高效區明顯擴大圖表17:WLTC與全域工況扁線電機與圓線電機效率對比 電機效率平均效率-WLTC平均效率-全轉速 Hair-pin電機92.49%94.78% 頂尖圓線電機91.37%92.76% 兩者差值1.12%2.02% 資料來源:新能源汽車電磁裝置用繞組扁線技術研究,中航證券研究所 1.2.2.2 新能源汽車驅動電機發展趨勢:扁線電機具有功率密度大、效率高、散熱性好等優勢 12 優勢二:相同體積功率更大,功率密度高。相同體積下,扁線電機可以容納更多定子繞組,填充的銅可增加20-30%,因此在相同損耗下扁線電 機可
19、以輸出高于圓線電機20-30%的功率和扭矩,如上汽第二代EDU高功率永磁同步電機采用Hair-pin技術使得功率密度提升約20%。 優勢三:導體間接觸面積大,散熱性能好。繞組扁線相較圓線在相同功效作用下通過立繞的排布方式,內部空隙變少,扁線之間的接觸面積大, 散熱和熱傳導性能更加優異。據新能源汽車電磁裝置用繞組扁線技術研究,通過對繞組扁線和漆包圓線繞制相同功率的車載電感,在施加相 同50A電流作用下,扁線電機溫度相比圓線電機低11。 圖表18:相同功率的扁線相比圓線節省大約20%的空間 圖表19:相同截面、相同匝數、相同電感尺寸的繞線在相同電流作用的溫升對比 資料來源:綠芯之友,中航證券研究所
20、整理 1.2.2.2 新能源汽車驅動電機發展趨勢:扁線電機具有功率密度大、效率高、散熱性好等優勢 13 優勢四:可有效降低機械和電磁的振動噪音。扁線電機導線的應力、剛性較大,使得繞組有更好的剛度,對噪聲有抑制作用;同時扁線繞組是通 過鐵芯端部插線,不需要從槽口嵌線,電磁設計上可以選擇更小的槽口設計,有效降低齒槽轉矩脈動,進而降低電磁的振動噪音。 優勢五:質量、體積小,符合電機輕量化的趨勢。在同等功率下扁線電機因為槽滿率、效率的提升,銅材用量下降約20%;此外,扁線電機硬線 的設計可以壓縮端部的體積,端部尺寸相比圓線電機減少20%,進而擁有更小的體積和質量,實現小型化和輕量化。 優勢六:扁線電機
21、量產后具備制造成本與整車行駛成本優勢。目前扁線電機產量較小,規模效應尚未體現,但量產后具備成本優勢:1)僅銅材 用量下降即降低2%左右的制造成本;2)在全域工況下扁線電機效率提升2%,即用電損耗降低2%,對應節約2%的整車行駛成本;市區工況下最 高節約10%的行駛成本。 圖表20:扁線電機NVH降低約12%,電機齒槽轉矩降低至原來的81%圖表21:圓線電機端部尺寸更小 1.3.1.1 扁線電機大規模產業化基礎進一步完善:扁線電機技術持續改進 14 技術改進:方正電機、華域電動等電機生產企業增加扁線繞組層數以降低集膚效應。集膚效應是指當導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內 部的電流分布不均勻,
22、電流集中在導體的“皮膚”部分,從而導致導體通過電流的有效部分減少,導體的等效電阻增加、損耗功率增加的現象。 研究表明,增加每槽導體數可以有效降低渦流損耗、改善電阻隨轉速增加的趨勢,從而提升扁線電機的效率。以同一款上汽新能源ER6車型為例, 對比4層扁線繞組電機,8層扁線繞組:1)電機效率90%的區間從83%提升至88%;2)NEDC工況的平均電耗從13.8kwh/百公里下降至 12.2kwh/百公里,下降幅度超過11.5%,顯著提升續航里程。 圖表22:增加導體數可以降低AC電阻圖表23:Hair-pin繞組技術從2、4層逐漸發展為8層 資料來源:電機產品技術前哨,綠芯之友,為什么1%的性能提
23、升竟能引發行業巨變,中航證券研究所 資料來源:聯合電子,智新科技,中航證券研究所 1.3.1.2 扁線電機大規模產業化基礎進一步完善:扁線電機設備國產化降低投資成本 15 設備國產化:扁線電機制造工藝復雜、設備要求高,國產替代、降本增效需求迫切。扁線電機現多采用第二代軸向繞組技術(包括Hair-pin和I- pin),制作工藝多且復雜、對繞組成型的精度和應力要求極高,此外,因采用軸向嵌裝的方式使得端部需要進行扭彎、焊接、絕緣等工藝過程處 理,而這依賴于高端自動化設備。扁線電機制造設備國產化持續深入,降低成本推進行業進一步向大規模量產發展。 圖表24:扁線電機工藝復雜、性能優異 類別 第一代繞組
24、:徑向嵌裝繞組第二代繞組:軸向嵌裝繞組 圓線繞組波饒扁線繞組Hair-pin扁線繞組I-pin扁線繞組 繞組方式示例 性能特點 槽滿率48%60%69%74% 最高效率96.5%96.9%97%97.2% 峰值扭矩310Nm15s310Nm23s310Nm25s310Nm30s 持續扭矩130Nm162Nm185Nm200Nm 持續功率52kW65kW74kW80kW 工藝特點 線型插入徑向嵌入,槽口要求高徑向嵌入,精度、槽口要求高技術較復雜,精度要求高直接插入,精度要求低 扭頭無無單面扭頭雙面扭頭 焊接無無單面焊接雙面焊接 絕緣無無單面處理雙面處理 資料來源:新能源汽車驅動電機用變頻漆包銅扁
25、線的研發,公司公告,中航證券研究所 1.3.1.3 扁線電機大規模產業化基礎進一步完善:上游原材料量產能力增強 16 扁線制造加工難度大,國產扁線制造商量產能力增強。漆包扁線應能滿足電機對絕緣等級、耐久老化、耐油以及機械加工性能的需求,此外,相 比圓線需要進行端部折彎處理,R角應力集中漆膜易破裂,整體制造加工難度較高。 以精達股份為例,2015年開啟新能源車用精密扁線項目并獲得日系汽車用精密扁線的訂單,2017年實現批量供貨,打破了外資壟斷;此后持續 投入研發,通過自主開發扁線拉絲模具、漆包模具、焊接工藝、在線測試等技術等滿足了扁線絕緣層薄、絕緣強度高、柔韌性好、表面光潔、高 強度漆膜附著力、
26、杜絕R角加工時漆膜破裂等特性,于2020年通過德系、美系及國內新能源汽車頭部企業的認證工作。 圖表25:扁線電機生產工藝流程圖表26:2020年精達股份扁線相關研發項目 公司名稱研發項目投資計劃(萬元) 天津精達RD054 MG驅動電機用高密著高PDIV扁平電磁線800 銅陵精達高性能電機用特種扁平電線的研究及產業化4800 廣東公司一種漆包線表面潤滑涂覆裝置的研發150 廣東公司ERP扁線品質管理系統的研發150 廣東公司ERP扁線生產管理系統的研發150 常州恒豐高性能鍍銀銅扁導體制備工藝技術研究800 精遠線模新能源汽車電磁線用模具20 資料來源:乘聯會,各公司官網,汽車之家,中航證券研
27、究所 1.3.2.1 扁線電機行業需求迎來爆發:預計2025年滲透率超過90% 17 預計2025年扁線電機滲透率超過90%。國內主流新能源車品牌正加速推進扁線電機,2017年上汽在國內首先使用扁線電機,2021年特斯拉 Model 3/Y、比亞迪DM-i、比亞迪秦PLUS EV等車型紛紛搭載扁線電機,有望引領行業裝配扁線電機的潮流。 2021年1-10月前15名新能源車型中有5款搭載扁線電機,滲透率達27.08%,而2020年扁線電機在前15名新能源車中滲透率僅為17.59%,我們 認為隨著中游制造商擴產加快、各主流車企切換扁線電機意向明確,扁線電機滲透率有望加速提升,預計2025年滲透率超
28、過90%。 車型銷量(輛)繞組類型 1宏光MINI304,495圓線 2特斯拉Model 3112,173圓線/扁線 3特斯拉Model Y106,236圓線/扁線 4比亞迪秦PLUS DM-i75,634扁線 5比亞迪漢EV66,763圓線 6理想ONE62,919圓線 7奔奔EV59,537圓線 8埃安Aion S58,162圓線 9奇瑞eQ57,555圓線 10歐拉黑貓51,166扁線 11比亞迪宋DM46,181圓線 12小鵬P745,271圓線 13科萊維CLEVER38,388圓線 14比亞迪秦PLUS EV38,148扁線 15哪吒V37,339圓線 前十五名總銷量1,159,9
29、67 前十五名扁線車型銷量314,077 前十五名中扁線滲透率27.08% 圖表28: 2021M1-10前15名新能源車中扁線電機滲透率達27.08% 時間車型電機供應商電機類型 2007通用沃藍達博格華納Hair-Pin電機 2013日產電動車日立(HITACHI)Hair-Pin電機 2015豐田第四代普銳斯日本電裝Hair-Pin電機 2017.6上汽榮威ERX5華域電動Hair-Pin電機、集中繞組 2018.12蔚來ES6蔚然動力科技Hair-Pin電機 2019.7上汽榮威ei6 PLUS華域電動Hair-Pin電機、集中繞組 2019.11上汽榮威RX5 eMAX 華域電動Ha
30、ir-Pin電機、集中繞組 2020.5歐拉R1蜂巢電驅動Hair-Pin電機 2020.6保時捷Taycan大眾(保時捷在大眾集團旗下) Hair-Pin電機 2020.7比亞迪漢GT弗迪動力Hair-Pin電機 2020.10寶馬iX3寶馬Hair-Pin電機 2020.11大眾iD.4大眾Hair-Pin電機 2021.3比亞迪秦PLUS DM-i弗迪動力Hair-Pin電機 2021.4Model 3特斯拉Hair-Pin電機 2021.4Model Y特斯拉Hair-Pin電機 2021.4極氪001日本電裝/威睿電機Hair-Pin電機 2021.6嵐圖FREE東風汽車Hair-P
31、in電機 圖表27:2020年起下游車企加速換裝扁線電機 資料來源:乘聯會,中航證券研究所測算 1.3.2.2 預計2025年新能源車扁線電機全球市場空間約708億元 18 預計2025年全球新能源車扁線電機市場空間約708億元,國內市場空間約342億元。我們做出如下核心假設: 1)假設全球新能源車銷量及滲透率穩步提升,2025年中國、歐洲、美國的新能源車滲透率分別為33%、38%、20%; 2)假設隨著電機輕量化、高功率密度的發展趨勢,2025年我國及全球扁線電機滲透率提升至90%; 3)據我們測算,2020年我國每臺新能源車裝載1.07個電機,假設隨著消費升級及雙電機車型占比提升,這一數值
32、每年增加0.005; 4)假設伴隨新能源車驅動電機集成化的發展趨勢,扁線單車用量每年增加0.5kg。 根據以上假設,我們預計2025年全球、中國的扁線電機需求量分別為2024萬個、978萬個,對應市場空間為708億元、342億元;2025年全球、 中國的扁線需求量分別為21.25萬噸、10.26萬噸,對應市場空間為134億元、65億元。 圖表29:預計2025年扁線電機全球市場空間約708億元、國內市場空間約342億元圖表30:預計2025年扁線全球市場空間約134億元、國內市場空間約65億元 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 400% 0 100 20
33、0 300 400 500 600 700 800 2020A2021E2022E2023E2024E2025E 全球扁線電機市場規模(億元)中國扁線電機市場規模(億元) YOYYOY 0% 50% 100% 150% 200% 250% 300% 350% 400% 450% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2020A2021E2022E2023E2024E2025E 全球扁線市場規模(億元)國內扁線市場規模(億元) YOYYOY 資料來源:乘聯會,中航證券研究所測算 1.3.2.2 預計2025年新能源車扁線電機全球市場空間約708億元 19 圖表31:預計20
34、25年扁線電機全球市場空間約708億元、扁線全球市場空間約134億元 2020A2021E2022E2023E2024E2025E 全球新能源車銷量306615898118415632054 中國129341502646813992 歐洲136194244325436605 美國3265133183254357 扁線電機滲透率14%25%39%53%66%90% 全球扁線電機需求(萬個)4616537667411292024 中國扁線電機需求(萬個)1992210368587978 全球扁線電機市場規模(億元)1658132236395708 YOY261%127%79%67%79% 中國扁線
35、電機市場規模(億元)73274129205342 YOY374%129%75%60%67% 扁線單車用量(kg)8.08.59.09.510.010.5 全球扁線總需求量(萬噸)0.371.403.386.4111.2921.25 YOY283%141%89%76%88% 國內扁線總需求量(萬噸)0.150.781.893.505.8710.26 YOY404%143%85%68%75% 全球扁線市場規模(億元)2.318.8521.3140.3671.11133.90 YOY283%141%89%76%88% 國內扁線市場規模(億元)0.974.9111.9122.0236.9964.67
36、YOY404%143%85%68%75% 目錄 1.扁線化趨勢已成,行業需求爆發在即 2. 產業鏈迎來拐點,上游、中游有望充分受益 3.產業鏈相關標的 資料來源:中航證券研究所整理 2.1 中國新能源汽車扁線電機產業鏈情況 21 上游:包括原材料和零部件兩部分,核心的原材料包括(釹鐵硼)永磁材料和電工鋼(硅鋼),核心零部件包括扁線、軸承及軸承蓋; 中游:扁線電機的生產廠商,主要分為整車企業和第三方電機企業兩大類; 下游:主要包括傳統車企和造車新勢力兩類。 圖表32:扁線電機產業鏈概覽 整車制造廠商 原材料零部件 永磁材料 電工鋼(硅鋼)軸承及軸承蓋 造車新勢力 傳統車企 上 游 驅動電機制造廠
37、商 整車企業第三方電機企業 中 游 下 游 扁線 傳統電機生產企業專業新能源汽車電機企業國際先進制造商 釹鐵硼材料是當今綜合性能最優異的永磁材料。釹鐵硼具有極高的磁能積和矯頑力、能量密度較高,使儀表儀器、電聲電機、磁選磁化等設備的 小型化、輕量化、輕薄化成為可能,因而在工業和電子領域得到廣泛應用。釹鐵硼可分為燒結釹鐵硼、粘結釹鐵硼和熱壓釹鐵硼三類,其中燒結 釹鐵硼多被用于永磁同步電機。 中國是釹鐵硼產能大國,但高端釹鐵硼材料供給不足。據中國稀土行業協會數據,2020年中國燒結釹鐵硼毛坯產量約17.9萬噸,同比增長5%, 但中國高性能釹鐵硼材料供給不足。根據中國汽車工業協會統計數據,新能源汽車單
38、車平均釹鐵硼用量約3.5kg,2020年全國新能源車產量為 129萬輛,對應高性能釹鐵硼需求為0.45萬噸。 釹鐵硼材料下游應用廣泛。釹鐵硼包括多個牌號等級,每個材料等級對應著各個應用領域,主要包括N系列(MRI、音響)、M系列(消費電 子)、H系列(線性電機、微型電機、傳感器)、SH系列(風力發電機、工業電機)等系列。其中EH系列和TH系列主要應用于新能源汽車電機。 資料來源:大地熊招股書,中航證券研究所整理 2.2.1 永磁同步電機的核心材料釹鐵硼材料 22 圖表33:高性能釹鐵硼材料下游應用結構圖表34:各個系列釹鐵硼性能參數及應用領域 牌號 最大磁能積 (BH)max 內稟矯頑力 Hc
39、j(kOe) 主要應用領域 N系列33-5511MRI、音響家電系列產品 M系列33-5313VCM、磁選機、消費電子 H系列31-5116線性電機、微型電機、傳感 SH系列31-4920風力發電機、工業電機等 UH系列28-4624汽車電機、空調壓縮機 EH系列26-4329 TH系列26-3933 新能源車電極、電磁閥門、 傳感器等 圖表35:2020年國內釹鐵硼頭部企業產能 排序公司產能(噸)主要產品 1中科三環21500燒結、粘結釹鐵硼磁材 2金力永磁15000釹鐵硼磁材 3寧波韻升14000釤鈷、釹鐵硼磁材 4正海磁材12000釤鈷、釹鐵硼磁材 5英洛華10000釹鐵硼磁材 傳統汽車
40、, 37.5% 新能源汽車, 11.8% 工業應用, 10.9% 風電, 10.0% 消費電子, 9.1% 變頻空調, 9.0% 節能電器, 8.4% 其他, 3.3% 資料來源:各公司公告,中航證券研究所整理 2.2.1.1 扁線:扁線化帶來增量需求,行業壁壘相對較高 23 圖表36:2020年電磁線行業競爭格局圖表37:扁線與電機制造商對應情況 電磁線行業格局分散,2020年CR6僅為25.8%。我國是全球電磁線第一大生產國和出口基地,據中國電氣工業協會數據,2020年我國電磁線需 求量達180萬噸。從競爭格局來看,行業內生產廠家超過千家,2020年CR6僅為25.8%,長尾效應顯著。 扁
41、線制造難度高,預計放量后市場向頭部集中。電磁線按照導體形狀可劃分為圓線、扁線、異形線,其中扁線的生產制造工藝較為復雜,國內僅 有精達股份、長城科技、金杯電工、冠城大通等少數企業可以量產,2021年上半年扁線產量分別約為2045噸、1300噸、800噸、1852噸,短期 內仍處于供不應求狀態。我們認為,隨著新能源車扁線電機加速滲透,電磁線競爭格局有望向頭部量產企業集中。 公司客戶 精達股份特斯拉、比亞迪、蔚來、吉利、通用、部分日系車企等 長城科技 法雷奧、長鷹信質、德宏股份、寧波韻升、成都華川電裝、北京奧博汽車、 上海電驅動、西門子、博世、松下、臥龍電氣 冠城大通 博世、博澤、法雷奧西門子、大陸
42、汽車、安徽昊方機電、華域汽車、長鷹 信質、萬寶至實業、緯湃汽車 金杯電工博格華納、連點、匯川、精進電動 精達股份, 11.61% 長城科技, 7.17% 冠城大通, 4.00% 露笑科技, 2.49% 金杯電工, 1.25% 其他, 73.49% 精達股份長城科技冠城大通露笑科技金杯電工其他 資料來源:乘聯會,公司公告,中航證券研究所測算 2.2.1.2 扁線:預計2025年全球扁線需求量約21.25萬噸 24 圖表39:2021H1國內主要企業扁線產量情況圖表38:預計2025年全球、中國的扁線需求量分別為21.25、10.26萬噸 預計2025年全球扁線需求量約21.25萬噸,對應市場空間
43、約133.9億元。根據前文測算,2025年全球、國內新能源車扁線電機需求量分別為 2024萬臺、978萬臺,假設伴隨電機集成化的發展趨勢,單機用扁線量逐漸從目前的8.5kg提升至2025年的10.5kg,在扁線單噸價格保持在 63000元不變的情景下,我們測算2025年全球新能源車扁線需求量約21.25萬噸,對應市場空間約133.9億元,2020-2025年CAGR達125%; 2025年國內新能源車扁線需求量約10.26萬噸,對應市場空間約64.67億元, 2020-2025年CAGR達131% 。 0 500 1000 1500 2000 2500 精達股份長城科技金杯電工冠城大通 202
44、1H1產量(噸) 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 2020A2021E2022E2023E2024E2025E 國內扁線總需求量(萬噸)全球扁線總需求量(萬噸) 資料來源:豪森股份招股書,中航證券研究所 2.2.2 設備:克來機電、豪森股份等具備裝備制造能力 25 圖表41:豪森股份新能源車扁線電機自動扭頭設備圖表40:豪森股份驅動電機定子生產線示意圖 扁線電機制造工藝復雜,國內克來機電、豪森股份、巨一科技等具備裝備制造能力。新能源車驅動電機智能生產線是將定子、轉子、減速箱、電 機控制器等100-400種零件按驅動電機產品工藝流程順序完成裝配制造的作業流水線
45、,通常由總裝線、測試線、定子分裝線、轉子分裝線、電機 控制分裝線、減速箱分裝線組成。 扁線電機制造過程中的關鍵工藝PIN線成型、自動扭頭、涂敷等工藝技術難度較大,對設備的自動化程度要求較高,國內僅有克來機電、豪森股 份、巨一科技等少數設備商具備扁線電機裝備制造能力,其中克來機電配套聯合電子等、豪森股份配套上海龍芯等。 國內電機市場的參與者分為整車廠和第三方供應商兩大類。國內具備電驅動系統整體集成設計能力的整車廠包括比亞迪、特斯拉、北汽新能源和 宇通客車等傳統整車企業。其中:第三方外供企業可分為國際先進制造商、傳統電機生產企業和專業新能源汽車電機企業。 國際先進制造商:海外汽車零部件企業以合資方
46、式進入國內市場,主要公司包括日本電裝、博格華納、博世、采埃孚等; 專業新能源汽車電機企業:順應新能源車發展而成立的專注于新能源車電驅動系統的企業,主要代表公司包括深圳大地和、精進電動等; 傳統電機生產企業:從傳統電機轉型新能源車電機制造的企業,主要包括大洋電機、方正電機、臥龍電驅、藍?;v等。 2021H1,TOP10企業合計市占率為74.4%,其中6家為第三方供應商,裝機量占前十企業的45.97%;4家整車廠裝機量占前十企業的54.03%。 資料來源:第一電動,NE時代,中航證券研究所整理 2.2.3.1 電機:車企自產和第三方電機制造商并存 26 圖表42:國內新能源車電機代表企業圖表43
47、:2021H1國內新能源車電機競爭格局 企業類型代表企業 整車企業比亞迪、特斯拉、北汽新能源、宇通客車 第三方供應商 國際先進制造商日本電裝、博格華納、博世、采埃孚等 專業新能源汽車電機企業 深圳大地和、精進電動等 傳統電機生產企業大洋電機、方正電機、藍海華騰、臥龍電驅等 特斯拉, 16.30% 弗迪動力, 13.40% 方正電機, 10.20% 蔚來驅動科 技, 7.10% 上海電驅動, 6.20% 雙林汽車, 5.40% 日本電產, 4.70% 華域電動, 3.90% 聯合電子, 3.80% 大眾變速器, 3.40% 其他, 25.60% 資料來源:驅動視界,國際新能源網,各公司官網,各公
48、司招股說明書,中航證券研究所整理27 公司類型公司公司介紹客戶 整車企業 弗迪動力 2019年弗迪動力有限公司正式掛牌成立,為比亞迪全資控股子公司,業務覆蓋新能源汽車用驅動電機總成及周邊特種電機產品。截止至目 前,弗迪動力的電驅動系統研發已經進行到第四代,國內首家量產SiC動力三合一產品。 比亞迪,豐田,長城汽車,一汽,東風,江淮,東風 華域電動華域電動自主研發了包括永磁同步電機PMSM、助力轉向電機EPS在內的多款新能源汽車核心零部件,國內最早開始研發扁線電機的制造商。 上汽 大眾變速器成立于2012年,業務涵蓋汽車變速器及汽車零部件的研發、生產、裝配等,主要產品包括APP290、APP31
49、0電機。大眾 特斯拉成立于2003年,其電機產品的特點是前后雙驅動系統,進口電機型號3D1功率202kW,國產電機型號3D6功率220kW。特斯拉 蔚然動力科技 蔚然動力是一家汽車智能動力系統提供商,高度集成的“三合一”EDS電驅動系統是公司目前最為核心的產品,采用扁線繞組工藝,EDS最 高效率達94%。 蔚來 第三方 供應商 國際先進制造 商 法雷奧西門子 成立于2016年,業務涵蓋車載充電機、逆變器、電機和DC/DC轉換器的研發和生產,核心產品包括MBE平臺ID.3電驅、法雷奧西門子 83kW電驅、標志雪鐵龍插混三合一電驅等。 奔馳、吉利、北汽新能源、沃爾沃、長城、東風日產、 起亞汽車、大
50、眾汽車、上海申沃客車、綠馳汽車 博世 博世是全球最大的汽車零部件供應商,與上汽已成立合資公司“聯合汽車電子有限公司”,在新能源汽車電驅動系統領域推出的產品包括同 軸式電機、分離式電機、油冷電機,目前公司電機供貨量超過60萬臺。 大眾、奔馳、寶馬 博格華納 業務涵蓋高效內燃機、智能混合動力系統、電力驅動系統等,其高壓發卡電機包括HVH146、HVH200、HVH220、HVH320、HVH410等 型號。 長城、北汽新能源、一汽、上汽、威馬、吉利、雪佛 蘭 尼得科(日電產) 日電產業務領域覆蓋各型新能源汽車電驅動系統,核心產品為150kW、200kW的“三合一”電驅動系統,已在廣汽Aion S、