前言：
電機(jī)是eVTOL電動(dòng)化動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，單項(xiàng)成本最高。eVTOL的蓬勃發(fā)展，為電機(jī)市場帶來增量。預(yù)計(jì)2030 年eVTOL 電機(jī)前裝市場規(guī)模約 131 億元，后裝市場約 392 億元。無刷直流電機(jī)可充分滿足 eVTOL 各飛行階段的動(dòng)力需求，是eVTOL電機(jī)市場主流。
eVTOL運(yùn)營環(huán)境更復(fù)雜，對電機(jī)的性能及安全性要求較高。eVTOL電機(jī)技術(shù)壁壘高，認(rèn)證時(shí)間長。目前進(jìn)入 eVTOL 領(lǐng)域較早的主機(jī)廠如 Joby、Archer、億航智能、峰飛等均進(jìn)行電推進(jìn)系統(tǒng)自主研發(fā)。國內(nèi)一些主流新能源汽車電機(jī)已開始積極布局電動(dòng)航空領(lǐng)域，eVTOL電機(jī)行業(yè)競爭將加劇。
因飛機(jī)內(nèi)部空間緊湊、起飛重量受限，高功率密度電機(jī)可提升飛行速度、爬升能力和續(xù)航里程等性能指標(biāo)，助力電動(dòng)飛機(jī)解決電池續(xù)航問題。因此，eVTOL電機(jī)未來技術(shù)演進(jìn)的核心在于提高功率密度。
一、動(dòng)力系統(tǒng)為eVTOL核心，其中電機(jī)單項(xiàng)成本最高
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國eVTOL電機(jī)行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景研究報(bào)告（2025-2032年）》顯示，eVTOL（Electric Vertical Take off and Landing）,電動(dòng)垂直起降飛行器, 是以電力為飛行動(dòng)力、具備垂直起降功能的飛行器，融合了垂直起降、智能操控和高度機(jī)動(dòng)性。eVTOL核心子系統(tǒng)主要包括機(jī)體、綜合航電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)六大類，其中動(dòng)力系統(tǒng)價(jià)值量占比最高，達(dá)40%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
電機(jī)是eVTOL電動(dòng)化動(dòng)力系統(tǒng)的核心部件，單項(xiàng)成本最高。以500次充電循環(huán)考慮，電池在相關(guān)eVTOL產(chǎn)品的總運(yùn)營成本中占比超過60%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
二、eVTOL需求量增多帶動(dòng)eVTOL電機(jī)行業(yè)擴(kuò)容，后裝市場前景廣闊
eVTOL蓬勃發(fā)展，帶來電機(jī)市場增量。預(yù)計(jì)2030 年國內(nèi) eVTOL 需求量達(dá)16316 架， 假設(shè)單機(jī)用電機(jī)電 控 80 萬元，對應(yīng)國內(nèi) eVTOL 電機(jī)前裝市場規(guī)模約 131 億元。
eVTOL使用壽命約 15-20 年，電機(jī)需更換 3-4 次。假設(shè) eVTOL 使用壽命 20 年，電機(jī) 4 年一換， 單機(jī)后裝更換價(jià)格平均 60 萬元，則對應(yīng)一架 eVTOL 生命周期內(nèi)更換電機(jī) 4 次，更換成本為 240 萬元，預(yù)計(jì)2030 年國內(nèi) eVTOL 需求量達(dá)16316 架， 對應(yīng)電機(jī)后裝市場約 392 億元。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
三、永磁同步電機(jī)扭矩平穩(wěn)、效率高、噪音小，為eVTOL電機(jī)市場主流
eVTOL電機(jī)主要分為無刷電機(jī)和永磁同步電機(jī)兩類。無刷直流電機(jī)因結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，常用于無人機(jī)；而永磁同步電機(jī)憑借高效率、低噪音等優(yōu)勢，更契合eVTOL的運(yùn)用場景。
無刷直流電機(jī)省去電刷和換向器，效率高、維護(hù)成本低且壽命長，但功率相對較小，更適合無人機(jī)。永磁同步電機(jī)與之結(jié)構(gòu)相近，但借助編碼器測定轉(zhuǎn)子位置并采用正弦波驅(qū)動(dòng)電流，具備更高、更平穩(wěn)的扭矩、更高的效率以及更低的噪音，其全扭矩保持能力可充分滿足 eVTOL 各飛行階段的動(dòng)力需求。因此，目前永磁同步電機(jī)在eVTOL 領(lǐng)域更為常見，如Joby S4、Archer Midnight等機(jī)型都采用了永磁同步電機(jī)。
資料來源：觀研天下整理
四、eVTOL電機(jī)以主機(jī)廠自主研發(fā)為主，新勢力進(jìn)入下行業(yè)競爭將加劇
與傳統(tǒng)通航相比，eVTOL運(yùn)營環(huán)境更復(fù)雜，對核心部件—電機(jī)的性能及安全性要求較高，因此電機(jī)技術(shù)壁壘高，認(rèn)證時(shí)間長。目前進(jìn)入 eVTOL 領(lǐng)域較早的主機(jī)廠如 Joby、Archer、億航智能、峰飛等均進(jìn)行電推進(jìn)系統(tǒng)自主研發(fā)。
國內(nèi)一些主流新能源汽車電機(jī)已經(jīng)滿足eVTOL 所需的部分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這使得原本專注于電動(dòng)汽車電機(jī)生產(chǎn)的企業(yè)具備了進(jìn)入eVTOL 電機(jī)市場的技術(shù)基礎(chǔ)，開始積極布局電動(dòng)航空領(lǐng)域。國內(nèi)多家eVTOL 電機(jī)企業(yè)產(chǎn)品處于早期研發(fā)和合作階段，與主機(jī)廠共同推進(jìn)適航認(rèn)證，eVTOL電機(jī)未來市場競爭將日趨激烈。
eVTOL電機(jī)行業(yè)代表供應(yīng)商
| 企業(yè) | 簡介 |
| 臥龍電驅(qū) | 在航空電驅(qū)動(dòng)及控制領(lǐng)域處于國際一流水平。公司自 2019 年開始致力于開 發(fā)航空電驅(qū)動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品，逐漸形成了“3+1”的產(chǎn)品布局，即小、中、大三個(gè)功率等級(jí) 的驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品及一個(gè)適航標(biāo)準(zhǔn)。小功率指 2kW~30kW 產(chǎn)品，主要應(yīng)用于工業(yè)無人機(jī)及 1~2 座 eVTOL，已開始向國內(nèi)主流物流無人機(jī)企業(yè)小批量供樣；中功率產(chǎn)品以 50kW~175kW 為主， 4 座載人 eVTOL 為主要應(yīng)用， 與國內(nèi)主流 eVTOL 制造企業(yè)均有技術(shù)溝通， 相關(guān)研發(fā)項(xiàng)目正 在進(jìn)行中；大功率是 200kW 至 1MW 以上，應(yīng)用于十幾座到幾十座的支線飛機(jī)，以預(yù)研為 主。 公司當(dāng)前已合作客戶包括商飛、山河智能等。 |
| 天津松正 | 航空電機(jī)電控行業(yè)進(jìn)展領(lǐng)先。在載人級(jí)電動(dòng)航空領(lǐng)域，公司專注于高效功 重比的電推進(jìn)系統(tǒng)的開發(fā)， 推出針對飛行任務(wù)動(dòng)力需求的定制化航空電機(jī)及控制器的開發(fā) 服務(wù)，在純電驅(qū)多旋翼垂直起降、涵道風(fēng)扇等不同構(gòu)型的飛行器均有深入的研究及產(chǎn)品應(yīng) 用；同時(shí)在混動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)載大功率增程電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器均具備開發(fā)和制造能力。 |
| 江蘇邁吉易威 | 軍用高功率密度輪轂電機(jī)系統(tǒng)核心供應(yīng)商。公司已有多個(gè)型號(hào)產(chǎn)品在 部隊(duì)投放應(yīng)用。公司的電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)過多次迭代，目前最大輸出功率已達(dá)到 250kW，效率高 達(dá) 95%以上，并且具備風(fēng)冷液冷兩種冷卻方式電機(jī)類型，并由傳統(tǒng)柴油發(fā)電機(jī)逐步擴(kuò)展至 航空用永磁電動(dòng)發(fā)電機(jī)。目前公司已推出了面向 eVTOL 的電機(jī)系統(tǒng)配套產(chǎn)品。 |
| 藍(lán)海華騰 | 從汽車電控進(jìn)入 eVTOL 電控。核心團(tuán)隊(duì)在電控領(lǐng)域擁有十余年的技術(shù)研發(fā) 積累，具備電動(dòng)飛行器方面的技術(shù)基礎(chǔ)，從新能源汽車電控切入研發(fā) eVTOL 電控優(yōu)勢明 顯，但 eVTOL 對安全性、可靠性、輕量化的要求更高，公司將研發(fā)資源向 eVTOL 電控領(lǐng)域 適當(dāng)傾斜，在 eVTOL 電控的設(shè)計(jì)、算法、輕量化的研發(fā)上爭取有所突破，以期早日將產(chǎn)品 推向市場。 |
資料來源：觀研天下整理
五、提高電機(jī)功率密度對eVTOL行業(yè)發(fā)展意義重大，材料改進(jìn)與高效散熱將成為未來技術(shù)演進(jìn)核心
因飛機(jī)內(nèi)部空間緊湊、起飛重量受限，高功率密度電機(jī)可提升飛行速度、爬升能力和續(xù)航里程等性能指標(biāo)，助力電動(dòng)飛機(jī)解決電池續(xù)航問題。因此，eVTOL電機(jī)未來技術(shù)演進(jìn)的核心在于提高功率密度。功率密度的提升意味著在相同體積和重量條件下，電機(jī)可輸出更強(qiáng)勁動(dòng)力，對eVTOL行業(yè)發(fā)展意義重大。
功率密度提升在于材料改進(jìn)與高效散熱：
1.材料改進(jìn)
（1）非晶材料
電機(jī)的鐵芯在物理空間分布上起到導(dǎo)體材料的定位作用，并在電機(jī)運(yùn)行中傳遞磁通。傳統(tǒng)意義上的鐵芯，由不同性能特性的硅鋼片疊壓而成，大部分定子鐵芯要通過扣板固定，形成一個(gè)相 對穩(wěn)固的整體。而非晶材料較硅鋼片的損耗密度更低，有利于提升電機(jī)功率密度。
eVTOL 用非晶材料已有產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展，中研非晶&北極鷗合作，非晶電機(jī)上車小鵬 X2。產(chǎn)業(yè)進(jìn)展方面，清華大學(xué)李駿院士團(tuán)隊(duì)研制的世界首臺(tái)面向城市交通的智能載人飛行汽車在 西安試飛成功，其飛行動(dòng)力系統(tǒng)采取高壓大功率非晶電機(jī)，可提供超過 1 噸的極限拉力， 整機(jī)最大起飛重量超過 800 公斤。
（2）碳納米管導(dǎo)線
目前航空電機(jī)的繞組均為銅導(dǎo)線， 銅的導(dǎo)電性好， 然而密度大且電導(dǎo)率隨溫度上升而下 降。高溫超導(dǎo)線材導(dǎo)電性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過銅導(dǎo)線， 但需要非常復(fù)雜的冷卻和保溫裝置。而常溫 下的碳納米管導(dǎo)體相比銅導(dǎo)體密度小， 具有更好的導(dǎo)電率， 并且電導(dǎo)率隨溫度上升不會(huì)下 降。
碳納米管是目前中國已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)應(yīng)用的主要納米材料之一，受益于動(dòng)力電池市場規(guī) 模需求的增長，近幾年碳納米管出貨量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。根據(jù)數(shù)據(jù)，2024年我國碳納米管出貨量約為14.5萬噸，同比增長13.3%。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
2.高效散熱
高效散熱有利于提升電機(jī)功率密度。航空電機(jī)電磁負(fù)荷大，單位體積損耗顯著導(dǎo)致電機(jī)溫升升高，過高會(huì)影響發(fā)電設(shè)備的安全性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使絕緣材料加速老化，大幅度縮 短電機(jī)的使用壽命，甚至導(dǎo)致電機(jī)著火燒毀。但是，熱管理系統(tǒng)質(zhì)量的增加會(huì)增加飛行器 的起飛質(zhì)量，且會(huì)在飛行期間消耗電功率，因此飛機(jī)的需求功率增加。因此 ，對于航空電 機(jī)必須要有一個(gè)高效的冷卻系統(tǒng)， 才能保證工作安全性、可靠性和高功率密度。
航空電機(jī) 冷卻技術(shù)中利用的冷卻介質(zhì)主要有空氣及滑油，其中以空氣為冷卻介質(zhì)的冷卻方式有自然 冷卻和吹風(fēng)冷卻，以滑油為冷卻介質(zhì)的冷卻方式有循油冷卻和噴油冷卻。當(dāng)前低空飛行器行業(yè)以風(fēng)冷為主。
電機(jī)主要冷卻方式
| 冷卻方式 | 主要特點(diǎn) | 優(yōu)勢 | 缺點(diǎn) |
| 水冷 | 利用水循環(huán)帶走熱量，需配備水泵、散熱器等設(shè)備。 | 散熱效率高，能快速將熱量散發(fā);冷卻效果均勻，避免熱點(diǎn)產(chǎn)生;噪音低;在高溫環(huán)境下表現(xiàn)穩(wěn)定。 | 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需額外安裝泵等組件，增加了系統(tǒng)重量和故障點(diǎn);維護(hù)成本高,需定期更換冷卻水或添加防腐劑，且要防止漏水等;安裝成本高;對環(huán)境適應(yīng)性稍差，如需考慮防凍等問題。 |
| 風(fēng)冷 | 依靠風(fēng)扇使空氣流動(dòng)帶走熱量，結(jié)構(gòu)相對簡單。 | 結(jié)構(gòu)簡單，無復(fù)雜的水路或油路系統(tǒng)，故障點(diǎn)少;重量輕，適合對重量敏感的場景;維護(hù)方便，只需定期檢查風(fēng)扇狀態(tài);成本低，制造和裝配成本低;不受環(huán)境影響，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 | 散熱效果相對較差，在大功率或高功率密度場合難以滿足散熱需求;噪音較大。 |
| 油冷 | 使用油作為冷卻介質(zhì)，通過油的循環(huán)來散熱，有直接油冷和間接油冷兩種方式。 | 油具有良好的絕緣性和潤滑性，可直接與電機(jī)內(nèi)部部件接觸，散熱效率高，能有效降低繞組等高發(fā)熱部件的溫度;可同時(shí)對定子和轉(zhuǎn)子進(jìn)行冷卻，冷卻效果更全面;結(jié)構(gòu)相對緊湊，省卻了水冷所需的復(fù)雜水道和部分組件;維護(hù)相對簡單，只需定期檢查油位和油質(zhì)，更換潤滑油即可。 | 油的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)相對較低，單次循環(huán)帶走熱量有限，散熱效率低于水冷;油的黏度較大,會(huì)增加電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)的能量損失;冷卻系統(tǒng)需配備嚴(yán)格的過濾裝置，以防止雜質(zhì)影響電機(jī)絕緣層;成本較高，且存在一定的漏油風(fēng)險(xiǎn)。 |
資料來源：觀研天下整理（zlj）
【版權(quán)提示】觀研報(bào)告網(wǎng)倡導(dǎo)尊重與保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。未經(jīng)許可，任何人不得復(fù)制、轉(zhuǎn)載、或以其他方式使用本網(wǎng)站的內(nèi)容。如發(fā)現(xiàn)本站文章存在版權(quán)問題，煩請?zhí)峁┌鏅?quán)疑問、身份證明、版權(quán)證明、聯(lián)系方式等發(fā)郵件至kf@chinabaogao.com，我們將及時(shí)溝通與處理。
