永磁同步电机一路高歌,电机企业如何稳住步伐?

    驱动电机系统是新能源汽车核心系统之一,其性能决定了爬坡能力、加速能力以及最高车速等汽车行驶的主要性能指标。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械,用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率,向机械系统输出机械功率。

    驱动电机系统主要是由电机及其控制器组成,其中电机主要由定子、转子、机壳、连接器、旋转变压器等零部件装配而成。电动机一般要求具有电动、发电两项功能,按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电动机。其中直流电机效率低、质量大体积大、可靠性差新一代电动汽车已经慢慢不再使用该电机;功率转换器按所选电机类型,有DC/DC功率变换器、DC/AC功率变换器等形式,其作用是按所选电动机驱动电流要求,将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。按工作原理可分为同步电机和异步电机。

永磁同步电机是国内新能源乘用车电机的主流

    从行业配套来看,新能源乘用车驱动器以永磁同步电机为主、交流感应电机为辅。其中,永磁同步电机使用较多,因其转速区间和效率都相对较高,但是需要使用昂贵的系统永磁材料钕铁硼。

    其中交流异步电机因成本低,结构简单等特点目前用于客车和商用车居多,而乘用车则出于驱动效率以及对电机体积等因素,大多选用永磁同步电机。适合本国路况是主要因素,永磁同步电机在反复启停、加减速时仍能保持较高效率,对高速路网受限的工况是最佳选择。我国新能源汽车销量结构中,新能源乘用车占比超过90%,由此决定了永磁同步电机是国内电动车电机的主流选择。


    永磁同步电机优势明显向高速、高转矩、大功率方向转变,近几年来,随着电子电力技术、微电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展,永磁同步电机也得到了迅速推广。

    但永磁同步电机并无可挑剔,其存在最大转矩受永磁体去磁约束,抗震能力差,高转速受限制,功率较小,成本高和起动困难等缺点。

    部分欧美车系采用交流感应电机,主要以特斯拉为首的美国汽车企业和部分欧洲企业为代表,这是因为稀土资源匮乏,同时出于降低电机成本考虑。交流感应电机的劣势主要是转速区间小,效率低,需要性能更高的调速器以匹配性能。

    随着新能源汽车市场的迅猛发展,驱动电机市场空间潜力巨大,吸引了众多企业和资本的进入。整体来看,我国驱动电机取得较大进展,国内驱动电机技术成熟,与国外差距较小,但是在峰值转速、功率密度及效率方面仍存在一定的距离。

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国内稀土永磁材料丰富,永磁同步电机前景广阔

    目前国内已在高性能导磁硅钢、高性能稀土永磁材料以及高可靠性车用电机位置转速传感器等关键共性技术方面取得了突破,促进我国稀土永磁同步电机向高速、高转矩、大功率方向发展。且已经自主开发出满足各类新能源汽车需求的产品,部分主要性能指标已达到相同功率等级的国际先进水平。

    我国是盛产永磁材料的国家,特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富,稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的4倍左右,号称“稀土王国”。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此,对我国来说,永磁同步电动机有很好的应用前景。

预计2020年新能源汽车驱动电机市场达310亿元

    截至2020年6月,我国汽车保有量约2.7亿辆,新能源汽车的保有量417万辆,占比只有1.5%。目前我国新能源汽车的产销分别完成10.2万辆和10.4万辆。

    2019年12月,我国新能源汽车配套驱动电机装机量为160,662台,环比继续上涨44%。累计来看,2019年全年,我国新能源汽车配套驱动电机装机量超过120万台。

    随着能源结构的调整,以及国家政策的大力支持,我国新能源汽车行业呈现蓬勃发展的态势。新能源汽车的性能高低由动力电池、驱动电机和电机控制器三大部件决定,驱动电机是新能源汽车的动力来源。随着我国新能源汽车市场的快速发展,驱动电机市场也有望一路高歌。国家发布的《十三五国家战略性新兴产业发展规划》明确提出,到2020年,新能源汽车实现当年产销200万辆以上,累计产销超过500万辆。在政策的大力推动下,我国新能源汽车市场占比呈快速上升的态势,预计到2020年,我国新能源汽车驱动电机市场规模将达到310亿元。


国内电动车电机产能榜首仍是比亚迪,强强联手胜券更高

    从排名上看,变动较大的是北汽新能源和大众汽车,前者因为产量的大幅下跌,电机配套量也随着“跳水”,环比下跌43.9%,排名跌至第十一位。大众汽车由于迈腾GTE、帕萨特PHEV、途观L PHEV和探岳GTE的产量增加,配套电机也随之上升。

    排名第一的电机供应商依然是比亚迪,共12,340台,其中乘用车配套11,675台,占比94.6%。排名第二的特斯拉配套电机全部来自Model3,根据工信部合格证产量数据,4月国产Model3共生产11,211辆,每台车配套一台电机,共11,211台电机配套。

    随着新能源汽车产业规模化进程的加深,对汽车动力性能要求越来越高,电机企业在电机驱动领域的技术优势逐步彰显,如大洋电机收购上海电驱动、正海磁材收购上海大郡、万向钱潮参股天津松正等,产业链上的龙头上市公司通过并购新能源电机企业实现强强联合,通过先进的技术挤占市场,未来这类第三方供应商的份额将持续增加。

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