1、電機扁線化帶來新一輪技術迭代，未來扁線電機滲透率有望快速提升

1.1 驅動電機是新能源產業重要環節，永磁同步電機已占主導

驅動電機是新能源汽車產業鏈重要環節。電機驅動控制系統是新能源汽車車輛行使中的主要執行 結構，驅動電機及其控制系統是新能源汽車的核心部件(電池、電機、電控)之一，其驅動特性直 接決定汽車行駛的爬坡、加速、最高速度等主要性能指標，是電動汽車的重要部件。以主流永磁 同步電機為例，電機主要由定子、轉子以及機械結構組成，關鍵部件是定子和轉子。

永磁同步電機和交流異步電機已成為乘用車領域主流選擇。永磁同步電動機的永磁是指在制造電 機轉子時加入了永磁體，使電機的性能得到進一步的提升，這也是永磁同步電機與交流異步電機 的最大區別。所謂同步，就指的是讓電機中的轉子轉速與定子繞組的電流頻率始終保持一致。而 交流異步電動機中由于轉子總是在“追趕”定子旋轉磁場的轉速，并且為了能夠切割磁感應線而 產生感應電流，轉子的轉速總要比定子旋轉磁場的轉速慢，這也就形成了異步運行，即異步感應 電動機。

永磁同步電機和交流異步電機各有千秋。永磁同步電機本身具有轉矩密度、功率密度、效率較高、 調速性能好等優點，再加上自身體積小、重量輕等優勢，但它并不是沒有缺點，除了原料帶來的成本問題外，它會有在高溫下磁性衰減的問題，這也是為何中小型純電動車不能進行長時間的高 速巡航。相對來講，交流異步電機則具有結構簡單、可靠性較高、擁有較好的高速性能以及加速性能等優勢；這也是一些以性能標榜的電動跑車以及中大型 SUV 會偏愛它的問題，如特斯拉 model S、model X、蔚來 ES8 等都在使用。不過相對來講它的缺點則體現在轉矩密度、功率密度、效率密度偏低，并且還伴隨著體積大、重量沉、發熱量大的問題?？傮w來看，可以理解為搭 載永磁同步電動機的電動車續航相對更好一些，搭載交流感應電動機的電動車加速性能更好。

永磁同步電機在國內驅動電機市場中份額近 95%。永磁同步電機由于我們國家在稀土資源方面的 優勢，以及永磁同步電機功率密度大、峰值效率高、尺寸小、質量輕、結構多樣化及應用范圍廣 等特性，永磁同步電機在國內裝機量快速提升，2021 年前 11月國內永磁同步電機裝機量達 269 萬臺，裝機占比達到 94%，在新能源驅動電機市場中占據絕對主導地位。

1.2 扁線繞組電機優勢明顯，技術提升潛力大

我們判斷驅動電機的一個技術發展趨勢是繞組扁線化（Hair-pin 電機）。電機的總體目標是提升 效率和功率密度，減少體積和重量。扁線繞組電機顯著特點是定子繞組中采用扁銅線，先把繞組 做成類似發卡一樣的形狀，穿進定子槽內，再在另外一端把發卡的端部焊接起來。通過應用截面積更大的扁銅線，提高電機槽滿率，具有高功率/轉矩密度、高效率、散熱性能更好等優點，同時 更易于實現自動化生產，滿足新能源乘用車市場爆發后對產品一致性高的要求。但同時扁線電機 大規模應用也需要克服一些缺點，比如良品率低，轉速上不去，標準化難以及專利壁壘等。

扁線具有較高的槽滿率，高能量轉換效率帶來電池成本節約。電機的功率與銅含量成正相關，相 同體積下銅線填充量增加 20-30%，意味著輸出轉換功率有望提升 20-30%。扁線電機具有高槽滿 率，其純銅槽滿率達到 70%，而傳統圓線僅 40%左右；電機的能源損耗中 65%來自于銅耗，由 于扁線電機需要的銅線比相同功率的圓線電機更短，繞組電阻降低，銅耗降低，帶來了更高的轉 換效率。此外，在市區城市擁堵的工況（低轉速高扭矩）中，扁線電機工作效率要比圓線高出 10%。高槽滿率帶來高效率區域面積，車輛路況試驗 WLTP 續航增加，在續航里程相同的情況下 減少蓄電池容量，可有效降低整車成本 15%。

扁線散熱性好，提升高溫動力性。扁線由于導體接觸緊密，槽里空隙降低，熱量傳導和散熱系數 提高，高槽滿率下繞組間的導熱能力是低槽滿率的 1.5 倍；交流電阻下降在中低速發熱降低，相 對圓線定子溫升降低 18%，降低齒槽內熱阻，熱傳導更好；并且槽滿率高，具有更強功率扭矩能 力，改善定子槽內散熱，降低齒槽內熱阻，溫升可降低約 8~12%，在更低的溫升條件下，整車可 以實現更好的加速性能。

扁線電機功率密度更高，整車動力更強勁。扁線電機槽滿率高，轉矩密度提高，有效體積縮小， 轉矩加大，而功率提高，功率密度提高（例如上汽第二代 EDU 高功率 Hair-pin 電機使功率密度提高 20%），電機扭矩輸出能力加強，進一步提升功率密度和整車動力性能。圓線電機功率密度約 3.5kw/kg 的水平，已無法滿足“十三五”規劃中功率密度應滿足 4.0kw/kg 的要求，而當前領先企業的扁線電機的功率密度約 5kw/kg，因此扁線電機是未來發展的必然趨勢。此外，扁線電機利用 其較大的端部導體間隙優勢，冷卻油可以直接滲透入繞組端部，吸收每一個導體的熱量，將電機 繞組溫度降低 68%以上，大大提升了電機的功率密度和轉矩密度水平。

扁線電機電磁噪音低，整車更安靜。扁線電機導線應力和繞組剛性較大，電樞具備更好的剛度， 彈性模量提高，物體模態發生變化，更有利于阻抗共振的發生，對電樞噪音具有抑制作用。此外， 齒槽轉矩是永磁電機的一個固有問題，雖然它不會使電動機平均有效轉矩增加或減少，但它會引 起速度波動、電機振動和噪聲（NVH）。扁線繞組通過鐵芯端部插線，不需要從槽口嵌線，電磁 設計上相對而言較小的槽口尺寸，電機齒槽轉矩可降低 19%，NVH 可下降 12%，進一步抑制了 電磁噪音。

扁線小體積帶來高集成效率，契合多合一電驅發展趨勢。扁線槽滿率高，繞線方法更先進，更易 裁剪，繞組端部高度可降低 15%上下，更易壓縮，相同功率下電機的體積更小；相對于傳統圓線 銅線繞組，扁線鐵芯的有效體積下降，軸向可縮短 15%，外徑可縮短 10%，銅用量可下降 20% 左右，整體重量可下降 10%，符合當前電機輕量化和小型化的趨勢。

1.3 主流車企紛紛換裝扁線電機，扁線電機滲透率將快速提升

2020 年新能源汽車銷量前 15 名的車型中，僅有歐拉 R1、理想 ONE、蔚來 ES6 等部分車型采用 扁線電機，2020 年扁線電機的滲透率不到 10%，疊加新能源汽車滲透率 5.4%，扁線的綜合滲透 率不到 1%。

2021 年來扁線電機滲透率快速提升。2021 來特斯拉、廣汽換裝扁線電機，比亞迪 DMI 全系采用 扁線電機，上汽、長城的新車型也紛紛轉為扁線電機，2021 年前 11 月單月銷量前 40 名的車型 中，配套扁線繞組的車型達到了 16 款。我們測算銷量前 40 車型的扁線滲透率達到了 31.1%，而 由于 11 月單月銷量前 40 車型在當月乘用車總銷量的占比達到了 76.6%，預計當前扁線電機滲透 率已超過 23.9%。(銷量靠后的高端車型扁線滲透率更高)

后續待上市潛在爆款車型 ET5、ET7、智己、極氪等也均采用扁線電機，考慮到扁線高功率密度、 高能量轉換效率、散熱性好等優勢，預計未來 3-5 年扁線電機滲透率將快速提升。

1.4 雙電機配置提升，2025 年全球驅動電機市場有望達到 740 億元

新能源汽車性能升級在即，雙電機布置占比上升。當前中高端車型多配備單電機版本和雙電機兩 個版本，單驅動電機多見于低配版車型，純電動車將驅動電機前置或后置，混動車型一般將驅動 電機前置；雙驅動電機一般為高配版車型，純電動、插混和增程式都涉及，前后各部署一個驅動 電機。當前新能源汽車滲透率快速上升，隨著電動車在消費端認可度提升，我們認為新能源汽車 在性能方面的升級趨勢將帶動對四驅雙電機、甚至三電機版本的車型需求，雙電機車型的市場占 比或將進一步上升。

新能源汽車市場爆發，驅動電機裝機量快速增長。得益于國內新能源汽車市場的爆發，近幾年國 內新能源驅動電機裝機量實現了快速增長，2021 年國內新能源汽車銷量超 330 萬輛，假設雙電機 車型滲透率達 12%，預計 2021 年國內驅動電機裝機量將達到約 370 萬臺，同比增速超 150%。

較好的新能源汽車增長環境下，預計 2025 年全球新能源驅動電機市場規模將達到 740 億元。在 雙積分、碳排放、車型進步等多因素推動下，新能源汽車中長期銷量高速增長確定性更強；長期 來看，更長續航將成新能源汽車主流趨勢。預計 2022 年全球 925 萬輛，中國 530 萬輛銷量； 2025 年全球超 2200 萬輛，中國超 945 萬輛；2030 年電動車年度銷量滲透率接近 45%。在中長 期過程中，電動車對燃油車替代形成雙向反饋，電動車正向反饋，配套更加成熟，使用體驗持續 提升；燃油車負面反饋，配套收縮，使用體驗持續下降，此背景下，新能源汽車有望加速實現對 燃油車的替代。伴隨下游需求提升，疊加未來電機性能升級所帶來的雙電機占比提升，未來新能 源驅動電機市場有望迎來黃金增長期。（報告來源：未來智庫）

2、扁線電機具備多重壁壘，優勢企業有望放大競爭優勢

2.1 扁線電機具備多重壁壘：生產工藝復雜、設備依賴進口、 原材料要求高

扁線電機生產中最主要的工藝為線圈成型、扭頭、焊接等技術。扁銅線電機的繞組根據其扁平線 形狀可以分為 I－pin、Hair-pin、Wave-pin 等 3 種，因為不少整車廠對驅動電機的外形尺寸有嚴 格的要求，而 Hairpin 電機的端部銅線徑向排布更緊密，所以目前超過 90%的制造商都選擇使用 Hairpin 電機，即先把繞組做成類似發卡一樣的形狀，穿進定子槽內，再在另外一端把“發卡”的 端部焊接起來。以 Hari-pin 為代表的扁線電機在生產工藝、設備及原材料方面都具有較高的壁壘。

2.1.1 扁線電機研發設計難，生產工藝復雜

生產工藝復雜，十幾道工序一次成型。扁線電機現多采用第二代軸向繞組技術(如 Hair-pin)，制作 工藝多且復雜、對繞組成型的精度和應力要求極高，關鍵工序如 hair-pin 成型、自動扭頭等技術 難度較大，十幾道工序需一次成型，加大難度；且交流阻抗增大，高轉速時轉換效率降低。同時， 在工藝實操中可能出現“集膚效應”，導致中間面積被浪費，周圍電流大，發熱明顯，效率降低。

系列化設計難。設計方案不統一，定子繞組一旦確定很難改變，系列化難度高。不同車企的設計 方案不一樣，而定子是電機設計的核心，定子尺寸定型后，導線的線型、尺寸任意一點發生改變， 都需要定制昂貴的工裝模具，兼容性低。

專利壁壘多。扁線電機專利目前主要還是在歐美及日本企業里，中國企業掌握專利較少。當前該 類電機的生產技術、設備和專利，主要由日本、意大利和德國等發達國家所引領，如日本電裝為 豐田第四代普銳斯制造的電機，雷米( 2015 年被博格華納收購) 的 HVH250 系列電機( 高壓發卡定 子繞組技術) 于 2007 年便應用于通用雪佛蘭的 VOLT，這 2 家公司均為所生產的電機申請了專利。 從2018年開始，國內的深圳市匯川技術有限公司、松正電動汽車技術股份有限公司等電動汽車零 部件供應商也陸續發力，推出了自己的扁銅線電機產品。

2.1.2 扁線電機生產設備要求高，主要依賴進口

扁線電機生產設備要求高，主要依賴進口。扁線電機對產品的一致性要求高，技術難度大，需要 投入精度較高的自動化伺服設備，焊接設備、Hair-Pin 線形成形設備和工裝模具等。扁線電機生 產線投資額是圓線的 2-5 倍，一條進口生產線大約 1.2 億人民幣，國內價格也在 2-5 千萬。國外已 經形成了較成熟的扁線電機產業鏈,其中扁線電機主要供應商有美國雷米電機、日本電裝、德國舍 弗勒等;扁線電機制造設備供應商主要有意大利 TECNOMATIC、意大利 ATOP、德國 GROB 格勞 博集團、日本小田原機械工程株式會社和奧地利米巴集團等。近幾年國內掀起了一股扁線電機研 究開發熱潮,但與國外成熟的技術和產業鏈相比,還存在較大差距。上汽集團旗下零部件公司華域 汽車曾于 2017 年實現了扁線電機部分出貨，但國內多數廠家主要依靠國外進口設備解決工藝問 題。

2.1.3 升級扁線對上游銅線、涂覆等原材料要求相應提高

升級扁線對上游銅線、涂覆等原材料要求相應提高。漆包扁銅線是扁線電機核心部件，根據功率 的不同，一臺驅動電機使用量大約在 7-10kg，約占扁線永磁電機整體價值量的 17%。由圓形導線 升級為扁平矩形截面導線所帶來的另一個問題是，處于產業鏈上游的導線制造技術也需要同步革 新。

扁線質量依賴高質量無氧銅桿。扁線原材料銅桿分為低氧桿和無氧桿，氧含量低于 450PPM 為低 氧銅桿，氧含量低于 20PPM 為無氧銅桿。無氧銅桿的韌性、加工性、電阻率和外觀皆優于其他 銅桿。圓線端口可以用接線端子（螺絲或圓環）鏈接，扁線端口是發卡式，連接的時候需要焊接 （激光焊或者氬弧焊）。焊接時會伴隨高溫，若銅原料含氧量多，焊接容易出現電弧，導致焊接 效果差、漆膜易受傷。因此高品質扁線對銅桿的無氧含量要明顯高于普通漆包線，強大的原材料 供應鏈是未來大規模供應扁線的重要保障。

扁線涂覆難度增大。銅線必須具有彈性，但折彎后反彈需使得電磁線絕緣層不受損；扁線在絕緣 涂層在烘干后會產生非均勻收縮，容易變形產生四角變薄，影響絕緣性，需要改良在 R 角處更厚 的涂覆厚度；扁平線 R 角處漆膜涂覆難度大，很難保證絕緣層均勻性；且扁線彎折成發卡后，R 角處應力集中，容易導致涂覆層破損，因此對銅線及其涂覆的精度和質量要求很高。