此時此刻,距離您手心不到0.5公分的地方,這個世界上構成最複雜的電子產品——智慧手機裡,正隱藏著一枚小型電動機——震動馬達。
現實的世界,電機無處不在,早已成為人類最長久的朋友之一。
新能源汽車時代的汽車總成,與傳統燃油車有著天壤之別。如果勉強找出一個可以和燃油車發動機對標的零部件。
作為新能源汽車核心三電系統之一,佔到整車價值的 5-10%的電機,是新能源汽車產業鏈最為核心的零部件之一。恐怕可以擔當這個重任。
看似尋常最奇崛,成如容易卻艱辛。
一個誕生近半個世紀的電動機,實現了在新能源汽車上的國產化應用。上演了一出追趕與超越的好戲。
最近的一波稀土行情,與電機產業的國產化崛起有著密切關係。
1、開局:電機與電機的不同
2005年7月的時候,特斯拉的CTO斯特勞貝爾拜訪了臺灣富田電機老總張金鋒。
這是我國臺灣省一家生產工業用電機的企業。憑著斯特勞貝爾的三寸不爛之舌,作為一個電機大廠,張金鋒硬生生被忽悠的五迷三道。
也不管特斯拉是不是一個才60人而且市場前景不明的初創企業,當即拍板研發車用驅動電機。
事實上,在特斯拉與富田合作之前,斯特勞貝爾幾乎找遍了歐美日韓等大廠,都吃了閉門羹。
想一想也很簡單,彼時的特斯拉實在太不起眼。
憑藉著馬斯克天才的公關能力,把好萊塢大腕們忽悠的團團轉,紛紛訂購了一輛由蓮花跑車改裝的電動跑車。
可即便在空地上搭建大量帳篷進行生產,依然無法完成如期交付。
你們這些明星大腕有錢買著玩,我們這些企業可是要效益要市場的,不能陪你玩。
特斯拉RoadSter電動跑車
圖片來源:百度圖片
富田之所以答應研發車用電機,應該說,眼光是獨到的。
花了三年多的時間,為特斯拉的RoadSter電動跑車量身打造了一款電機。這款電機重量只有50公斤,雙手都可以拎起來。
2012年的時候,特斯拉的銷量不到3000輛。但三年過去,銷量就達到5萬輛。富田在這次合作中賺的盆滿缽滿。
馬斯克,也成了把世界甩在身後的男人。
生活中的電機大多屬於工業用電機,與車用驅動電機還是有著較大區別。車用驅動電機需要更大的瞬時扭矩,穩定性、小型化都有著特殊要求。
就拿當初特斯拉要求富田研發的電機為例,要求對方做到200匹以上的馬力。如果使用傳統的工業電機,重量高達400多公斤以上。
作為一款又酷又帥的跑車,這麼大的重量顯然是不合適的。
電動機的問世開始於1831年。1888年,特斯拉發明製造了世界上第一臺感應式電動機,標誌著現代汽車用驅動電機的初步誕生。
如今的特斯拉汽車命名便是為了紀念偉大的感應電機發明者特斯拉。
電動機路線演變
幾經革新,如今的新能源汽車電動機主要分為四個路線:直流電機、交流非同步電機、永磁同步電機與開關磁阻電機。
新能源汽車電動機型別
圖片來源:君臨
這裡面主流的是交流非同步電機和永磁電機。
交流非同步電機結構緊湊、堅固耐用,且體積小、質量輕、價格較低。廣泛應用於大型高速的電動汽車中。
永磁同步電機是由永磁體勵磁產生同步旋轉磁場,從而產生電流的電機。永磁同步電機效率高、功率密度大,且其採用電子功率器件作為換向裝置,驅動靈活、可控性較強。
2020年度國內主要新能源車型電機配製型別
資料來源:第一電動
可以說,當前主流新能源汽車廠商採用永磁電機是必然選擇。
新能源汽車永磁電機與非同步交流電機構造
圖片來源:第一電動網
一個車用驅動電機主要由定子、轉子、機殼、聯結器、旋轉變壓器等零部件裝配組成。
有些朋友見過分拆的電機內部構造,所謂定子,就是纏繞一圈銅線的外圍部分。主要由鐵心和繞組線構成。
永磁電機定子構成
圖片來源:第一電動網
而轉子與之相反,執行在定子的內部,主要有永磁體和繞組線構成。在材料應用方面,轉子用到的永磁體是區別於定子的關鍵。
永磁電機定子構成
圖片來源:第一電動網
要完成一個永磁電機的製造,尚需一些產業環節的輔助。如果按照上下游的關係進行排列,可以得到新能源汽車電機的產業鏈圖譜。
電機產業鏈分佈
圖片來源:金力永磁招股說明書
可以看出,一個用於新能源汽車的電機制造,上游主要是以釹鐵硼為主的稀土產業,中游是永磁體和軸承。其中,關鍵部分是永磁體材料。而所謂的產業下游,自然就是各家整車廠商。
如果分拆一個成品電機的成本構成,可以發現:
從零部件構成方面,成本佔比定子、轉子、繞組、軸承線四大件,佔比高達50%以上。
從材料性質方面來劃分的話,價值佔比最大的一塊是永磁體。
永磁電機成本構成
目前,電機的絕大多數原材料和零部件已經實現自主化,在軸承方面,日本的NSK、瑞典的斯凱孚等企業依然擁有較大話語權。
當然,時至今日,隨著新能源汽車劇情的跌宕起伏。一個小小的電機,正驅動著大國汽車工業的彎道超車,也驅動著全球電機產業的東進之路。
2、反轉:電動機上的大陸製造
在2005年特斯拉找到臺灣富田的時候,特斯拉也與臺灣其他的企業構建了合作關係。
例如,與特斯拉牽手三年的臺灣致茂電子,共同研發了用於電機控制的電控部件。
被新能源汽車踢出的傳統汽車變速箱,在電機中被兩塊齒輪所替代。而齒輪的供應商是臺灣和大工業。
應該說,世紀之初的我國臺灣省,在新能源汽車的硬體產業鏈上佔據了先發的優勢。特別是在電機領域,逐步打破了德國、日本等傳統精密製造強國的壟斷。
遺憾的是,參與了劇情的序幕,卻沒有演繹故事的高潮。
如今的特斯拉Model系列,大部分都已換成大陸製造的電機。
衣不如新,人不如舊。
十年之前,我不認識你,你不屬於我。
十年之後,我們是朋友,還可以問候,只是那種溫柔,再也找不到擁抱的理由。
這背後,不是臺灣企業技術的落後,也不是企業家不夠努力,而是市場縱深決定的產業鏈配套問題。
臺灣除了裕隆汽車以外,幾乎沒有成熟的汽車製造工業體系。另外,當局對進口汽車課以重稅,再加上省內市場狹小,本身就讓特斯拉無利可圖。
具體行動上,大陸企業主要透過兩個步驟的打法完成了逆襲。
第一步,推廣永磁電機。
我們知道,早期的特拉斯採用的是感應電機,並沒有採用效能更好的永磁電機。當然,這種電機也是1888年,科技工作者特斯拉首先搞出來的。
或許,此特斯拉是為了紀念下彼特斯拉吧。
真正的原因或許是,永磁電機的上游原材料以釹鐵硼為核心的稀土,掌握在中國大陸手裡。
如前文所述,製造永磁電機的主要材料永磁體,就是以釹鐵硼為核心的稀土。
一個車用永磁電機,釹鐵硼的成本就佔到了三成以上。
關於稀土這個事,大家都瞭解一些。
我國的儲量是世界第一,產能更是佔據壟斷性地位。
當然,至於米國的稀土儲備也不少,但開發製造工藝並沒有跟上,著手開發,開礦建廠,完善工藝,理論上沒得問題,但在時間就是金錢的產業賽道上,短期內還是不太現實的。
我國稀土產能與儲備
圖片來源:頭豹研究院
第二步,推廣扁線技術。
當我們開啟一個電機,可以發現定子和轉子上,在鐵芯的槽子上,纏滿了圓形的銅線。這就是典型的圓線電機。
而所謂的扁線電機,就是把纏繞的絕緣銅線改成扁形的。這樣一來,方方正正的扁線可以充斥整個槽子,可纏繞的銅線會更多,功率自然也就上來了。
圓線電機VS扁線電機
圖片來源:通用汽車
原理說起來很簡單,可工藝上與圓線電機相比,難度大大增加,僅僅是銅線的塗層這一環節,就需要多達十幾次的塗覆。
長期以來,全球的扁線加工廠基本都在大陸分佈。
2019年,從特斯拉上海超級工廠火速上馬,政策要求特斯拉完成90%的本土零部件採購,也幫助大陸扁線電機廠商順勢進入。
如果今天再回頭看看上海這個招商引資專案,特斯拉的引入至少形成了兩個方面的效應:一是加速了新能源汽車品牌的普及度;二是加速了國產零部件產業鏈配套的集聚度。
當然,很多事情都是互為因果關係的。
在特斯拉的嚴苛要求下,一幫本土零部件企業進一步壯大。也是產業鏈的不斷創新,不斷滿足特斯拉變態的需求,助推了特斯拉在一輛車上面的密集創新。
否則,以特斯拉一己之力,是沒有這麼大力量的。
3、劇中:本土電機的三國演義
十幾年前,當新能源汽車還停留在概念層面的時候。今日的本土電機企業們,樂此不疲的忙著生產抽水機、縫紉機等。
與國際巨頭相比,只能說,不上檔次。
很多人的腦海中,國產電機它是這個樣子的:
同一時期的瑞士ABB、德國西門子把控著大型工業用電機市場。手機、硬碟等小電機的超級賺錢市場被日本緊緊握在手中。
而本土的方正電機還在幹著縫紉機生意,精進電動還沒有出生。
這些不上檔次的本土企業,藉助十多年來的國產新能源汽車產業崛起,完成了華麗轉身。
例如干著縫紉機生意的方正電機,就因為價效比,是神車五菱宏光Mini的電機供應商。並將產品升級,為小鵬電機供貨。
總的來說,目前的新能源汽車驅動電機呈現三足鼎立局面:獨立派、整車派、合資派。
所謂獨立派,是專業從事車用電機的獨立第三方供應商。如方正電機、精進電動、深圳大地和、上海大郡為代表的新能源驅動電機制造商。
這些企業在新能源汽車領域佈局較早,且技術沉澱較深,已成為新能源汽車行業的主要電機產品供應商。
整車派就是新能源汽車廠商自主研發驅動電機。以比亞迪、北汽新能源、廈門金龍等為代表的主機廠,藉助技術優勢與供應鏈資源已開始裝配自主研發的驅動電機。
而合資派,指的是國內外整車廠與電機廠合資設立。以博格華納、博世、採埃孚為代表的國際先進製造商開始透過合資等方式進入市場,並憑藉其產品效能優勢對中國本土製造商造成了衝擊。
2020年度國內新能源電機市場份額
資料來源:開源證券
2020年度,比亞迪、特斯拉和方正電機的市場份額排名前三,分別為 13.2%、9.9%和6.7%。前十企業中,整車企業驅動電機市場份額合計 34.3%,第三方獨立電機公司驅動電機市場份額 28.1%。
國內主要新能源汽車驅動電機廠商
資料來源:上市公司公告
目前來看,在電機系統整合市場的趨勢是:頭部車企自主開發電機成為主流,第三方電機供應商主要提供二三線企業的標準件。
特斯拉如此,理想如此,蔚來如此,華為亦如此(儘管華為還沒有造車)。
總的來看,隨著技術水平進一步提升,車企與專業第三方合作開發逐漸成為趨勢,第三方企業在系統整合領域取得建樹的機率在降低,車企將是電驅動系統整合的核心掌控方。
4、結尾:電機市場的投資邏輯
任何產業都可以用供需兩把利器來衡量。新能源汽車領域的電機,依然需要從供需兩個視角來評估。
從需求端來看,2020 年,我國新能源汽車驅動電機裝機量 135.7 萬臺,同比增長 9%,國內驅動電機隨著新能源汽車恢復增長。
在雙積分的約束和特斯拉等頭部車企帶領下,我國新能源汽車銷量有望達到 750 萬輛,帶動驅動電機需求 825 萬臺;
2030 年驅動電機需求進一步提升至 1730 萬臺,10 年複合增速 28.5%。
電機需求估計
圖片來源:開源證券
也就是說,新能源汽車方向的確定,需求端的市場容量是沒有問題的。
作為電機市場的供給端,可以從三個維度來看待:
首先,看上游的原材料。
作為釹硼鐵為核心的稀土供應環節,是電機材料成本最大的一塊,稀土的頭部企業值得關注。
短期看,上游稀土供需態勢緊張,受益標的如北方稀土、盛和資源等還是有很大看點的。當然,這裡面需要把握一個價值轉移的週期性問題。
其次,看下游的電機整合廠商。
前文說過,在電機的整合環節,從事電機生產整合主要有三大派系。
而作為暫時站穩了新能源汽車市場的頭部整車廠們,選擇自己研發電機是一大趨勢。
一方面處於核心技術的考量,關鍵是透過系統演算法更好的調校電機驅動。
以特斯拉為例,從早期的臺灣富田電機到大陸廠商供貨,到最終的特斯拉三電機模式,都是透過資料建模的方式,將功率輸出發揮到極致。
從這一點來看,對第三方電機廠商是不利的。
對比傳統燃油車,幾乎上點規模的整車廠,都選擇自主研發發動機、變速箱。
但發動機和電動機的產業屬性畢竟是不同的,電機的技術核心地位,相比發動機,還是有差距的。
另外,當下的電機正在向整合化一體化方向演變。也就是說,電機完全可以將電機、傳動、控制進行三合一,華為的電機就是這麼幹的。
也可以把電機與車輪轂融合。
也就是說,進入到新能源汽車時代,電機作為傳統的產業,技術壁壘會顯著提高,並不是想象中的那麼容易搞出來的。
整合式輪轂電機構造
圖片來源:精進電動招股說明書
像電機頭部企業方正電機,以及即將上市的精進機電,在長長的新能源汽車賽道上,還是大有可為的。
最後,看中游的零部件。
如果用穩定、成長、前景幾個指標評價電機產業鏈。從事零部件的企業們是這場電機東進之路的最大贏家之一。
新能源汽車電機零部件供應鏈
圖片來源:中信證券
目前的永磁電機採用扁線的“髮卡”電機已經是大勢所趨。而一根扁狀的銅線,還是大有學問的。
這裡面,從事漆包線的精達股份,2015 年開始扁線專案的研究,拿下了嚴苛的日系汽車用精密扁線的訂單併成功量產,並在之後與美國、德國以及國內頭部的新能源汽車領軍企業簽訂了長期供貨協議。
另外,儘管新能源汽車時代的整車,取消了變速箱,透過資料程式碼控制速度。但電機的兩枚減速齒輪組成減速箱還是需要的。
燃油車的發動機、變速箱、底盤作為核心三大件,幾乎都是由車廠把控的。變速箱的齒輪幾乎都是採用OEM方式完成。
新能源時代的變速箱簡化,齒輪與電機以及控制器等多合一,齒輪已經從一級供應商轉換為二級供應商。
如果說大廠可以選擇自主研發或者整合電機,但需要精密製造能力的齒輪,選擇第三方供應是沒有問題的。
以本土齒輪龍頭雙環傳動為例,與博格華納、上汽、比亞迪、蔚邦(配套蔚來汽車)、舍弗勒、日電產等全球優秀電驅動供應商合作,實現對電動車高精度齒輪的穩定供應。
雙環傳動2016-2020營業收入變化
從雙環傳動的業績變化上可以看出,2018-2019年的新能源汽車補貼退坡導致的行業景氣度下降,直接拉低了公司業績。
而當下的新能源汽車景氣度回升,對於電機行業而言,把減速齒輪比喻成電機界的“寧德時代”,並不為過。
時至今日,新能源汽車彎道超車是全方位的超越,如果用一句話總結就是:
在一個主要原材料和市場兩頭都在內的情況下,本土電動機企業的崛起是必然的,再也不會重演燃油車發動機劇情之殤。
我們說今日之國產新能源汽車一定可以勝出,背後比拼是天時、地利、人和,一切早已註定。