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投资重心
eVTOL产业快速发展,eVTOL电机异日潜在空间弘大
2023年12月中央经济责任会议初度将“低空经济”列入政策性新兴产业,况且中央及各地点政府出台了一系列相应政策与之呼应。2024年12月25日,国度发改委牵头交通、民航、工信、公安等多部门,告示低空经济司正经挂牌设立,这是我国低空经济发展的时弊里程碑,对低空经济各领域发展道理深入。电动垂直起降翱游器(eVTOL)区别于旧例飞机的主要时刻特色包括不错杀青垂直起降、采用分散式电力激动以及应用全电/混杂能源时刻。成绩于电动机、电板和自动化时刻的发展,与旧例直升机比拟,eVTOL愈加低碳环保、噪声更低、自动化品级更高,并由此产生了运行资本低、安全性和可靠性高的上风。跟着城市空中交通的兴起,eVTOL产业快速发展。eVTOL电机价值量占比高,且由于航空飞机关于安全性要求极高,为了保证故障率诽谤到要求范围内,飞机全人命周期内时时要屡次更换电机,左证咱们的测算,猜猜测2030年,中期维度看eVTOL电机前装市集边界为107.9亿元,后期维修替换市集边界为323.7亿元。
eVTOL电机功率密度要求高,居品研发考证周期长
eVTOL 运营环境更复杂,电机需要具有更好性能和更高安全性。与新能源汽车比拟,eVTOL电机具有安全性、环境顺应性、功率密度等要求。此外,电驱系统手脚中枢能源单元,供应商需要在居品早期开发阶段就初始配合主机厂进行想象和研发,并参与后续适航取证流程,开发和考证周期很长;同期电机供应商在航空行业教训、航空级别的实验室和陶冶检测设备、高功率密度电机时刻基础等方面也需要万古期和精深干预,才有契机得到下贱主机厂招供。
eVTOL电机功率密度立异加速,推动材料和工艺高出
eVTOL电机异日时刻演进的中枢在于提高功率密度。功率密度的擢升意味着在调换体积和分量条目下,电机可输出更坚决能源,对航空领域道理要紧。因飞机里面空间紧凑、升空分量受限,高功率密度电机可擢升翱游速率、爬升才智和续航里程等性能有规画,助力电动飞机处分电板续航问题。杀青这一观点需多方面创新:研发高性能磁性与导电材料,优化电机想象和制造工艺,借助先进仿真时刻进行精采化想象,以及创新散热时刻保险电机雄厚运行。
投资建议
建议良善:1)卧龙电驱:国内电机龙头,积极激动eVTOL居品研发;2)英博尔:深耕新能源汽车能源系统带域,起步于与亿航智能妥洽;3)宗申能源:国内中袖珍能源领航者,民营航发创新式企业;4)云路股份:专注于先进磁性金属材料的想象、研发、坐褥和销售,正积极进行电机用非晶材料的时刻斟酌。
风险教导
eVTOL时刻进展和资本着落不足预期的风险、低空管制配套政策和才智不足预期的风险、适航认证进展不足预期的风险。
一、eVTOL产业快速发展,eVTOL电机异日潜在空间弘大
1.低空政策密集出台,eVTOL产业发展连忙
中央政策:顶层政策密集出台,低空经济写入2023年11月中央经济责任会议、2024年政府责任请问中。2023年11月中央经济责任会议中强调,“打造生物制造、交易航天、低空经济等多少政策性新兴产业”,将低空经济界说为政策性新兴产业。2024年两会,十四届世界东谈主大二次会议作政府责任请问时指出,“积极培植新兴产业和异日产业”、“积极打造生物制造、交易航天、低空经济等新增长引擎”,低空经济被界说为新增长引擎。
2024年12月25日,国度发改委牵头交通、民航、工信、公安等多部门,告示低空经济司正经挂牌设立,这是我国低空经济发展的时弊里程碑,对低空经济各领域发展道理深入。通过强化顶层想象、推动政策落实、整合产业资源、处分执行问题、促进区域妥洽发展、推动海外妥洽等方面的起劲,低空经济司将有用推动我国低空经济的高质地发展。瞻望异日,跟着低空经济司的设立和各项政策的落地实行,我国低空经济将迎来愈加繁密的发展远景。无东谈主机物流、空中交通治理、低空旅游等领域的应用场景将不断拓展;产业链坎坷游将杀青愈加紧密的协同妥洽;行业顺次将愈加行径有序;低空经济将成为推动我国经济发展的新增长引擎。
表1:国度层面低空经济联系政策梳理
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时间 |
政策/会议 |
主要内容 |
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2021.02 |
国度概括立体交通网规画节录 |
初度将低空经济纳入发展规画。 |
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2022.06 |
“十四五”通用航空发展专项规画 |
设定通用航空的安全、边界、管事等 16 个具体有规画。 |
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2022.11 |
中华东谈主民共和国空域治理条例(征求意见稿) |
明确空域用户界说,标识着我国空域放开有执行性冲破。 |
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2023.06 |
无东谈主驾驶航空器翱游治理暂行条例 |
填补我国无东谈主驾驶航空器治理法例空缺,具有里程碑道理。 |
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2023.12 |
国度空域基础分类方法 |
将空域永别为 A、B、C、D、E、G、W 等 7类,保证空域资源有用利用。 |
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2024.01 |
无东谈主驾驶航空器翱游治理暂行条例实行 |
进一步行径低空经济无东谈主机产业发展。 |
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2024.02.23 |
中央财经委员会第四次会议 |
强调饱读吹发展与平台经济、低空经济、无东谈主驾驶等衔尾的物流新形态。 |
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2024.03.27 |
通用航空装备创新应用实行有规画 |
加速通用航空时刻和装备迭代升级,为培植低空经济新增长极提供撑执。 |
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2024.07.30 |
中央政事局会议 |
习近平总秘书在中共中央政事局第十六次集体学习时强调,“要作念好国度空中交通治理责任,促进低空经济健康发展”,进一步明确了国度在低空经济治理和发展方面的决心和标的。 |
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2024.10.23 |
工信部新闻发布会 |
工信部新闻发言东谈主、总工程师赵志国在新闻发布会上线路,要培植壮大低空经济、交易航天、生物制造等新产业新赛谈。 |
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2024.12.25 |
国度发改委 |
牵头交通、民航、工信、公安等多部门,告示低空经济司正经挂牌设立,这是我国低空经济发展的时弊里程碑,对低空经济各领域发展道理深入。 |
贵府源流:政府官网,源达信息证券斟酌所
地点政府反应中央大喊,依托于本身资质绽放发展低空经济。跟着低空经济在群众范围内的兴起,越来越多的省份初始意志到这一新兴产业的弘大后劲,并将其手脚推动地区经济发展的新引擎。在我国,低空经济的发展依然成为国度政策的一部分,各级地点政府纷繁反应中央政府的大喊,积极探索和推动低空经济的土产货化发展。
图1:地点政府高度心疼低空经济产业发展
贵府源流:前瞻产业斟酌院,源达信息证券斟酌所
eVTOL即电动垂直起降翱游器,是低空领域的新式翱游器,潜在市集后劲大。电动垂直起降翱游器(Electric Vertical Takeoff and Landing,eVTOL)区别于旧例飞机的主要时刻特色包括不错杀青垂直起降、采用分散式电力激动以及应用全电/混杂能源时刻。成绩于电动机、电板和自动化时刻的发展,与旧例直升机比拟,eVTOL愈加低碳环保、噪声更低、自动化品级更高,并由此产生了运行资本低、安全性和可靠性高的上风。跟着城市空中交通(Urban Air Mobility,UAM)的兴起,引起了eVTOL的研制飞扬。
安全可靠eVTOL用电板代替燃油箱、用电机代替发动机、用旋翼取代螺旋桨,采用分散式能源系统、自动避障、自主驾驶、敏捷纯真以及冗余成立、救急收复等时刻,或配备整机降落伞,大幅擢升了翱游安全性。同期,电气化的eVTOL简化了传统能源及传动复杂的机械结构,冲破了传统构型的适度,运行流程愈加可靠。
绿色环保eVTOL绿色环保性能主要体现为采用新能源应用的DEP系统与降噪时刻。eVTOL不错减少城市内的交通拥挤以及对化石燃料的依赖,相宜碳中庸、碳达峰的航空交通异日趋势。同期,eVTOL杂音小的优点将使其尽可能地飞到社区中心,延伸eVTOL在城市内的运行时间。
提效省时与汽车/火车比拟,eVTOL出行效率更高,保时捷治理究诘测算路程在50-400km之间时eVTOL耗时将显耀裁减。
图2:不同里程下,eVTOL与火车、汽车和飞机耗时对比
贵府源流:保时捷治理究诘,源达信息证券斟酌所
左证保时捷治理究诘数据,以上海-苏州约80-90km的中短途出行径例,与汽车、高铁等比拟,eVTOL高效毛糙;与直升机比拟,eVTOL具有显著的资本和环保上风。
图3:eVTOL在概括用时、碳排放、深重性、欢畅性等方面具有较为显著的上风
贵府源流:保时捷治理究诘,源达信息证券斟酌所
运营经济与直升机比拟,电动化使得eVTOL的整机、运维资本大幅诽谤,重叠更低的东谈主工(自动驾驶)、场合伙本,麦肯锡预测eVTOL边界化运营后资本将降至0.5-2.5好意思元/座/英里,约为直升机资本的1/5。
图4:eVTOL运营资本有望将至直升机的1/5
贵府源流:麦肯锡究诘,源达信息证券斟酌所
2.eVTOL电机价值量占比高,异日潜在空间弘大
eVTOL的中枢子系统主要包括机体、概括航电系统、飞控系统、能源系统、能源系统以及电气系统六大类。典型的eVTOL居品含有上百套设备,十多个子系统,设备间的机械、电气、通信接口错落,对下贱主机厂系统集成和整机研发建议了很高要求。中枢子系统主要包括机体、概括航电系统、飞控系统、能源系统、能源系统以及电气系统六大类。从现在eVTOL供应链发展趋势判断,雷达与机载系统手脚eVTOL的“大脑”和“眼睛”,因那时刻壁垒和适航认证门槛较高,在异日极度万古期内仍需依赖传统航空航天供应商提供软硬件处分有规画。
eVTOL能源系统及能源系统资本占比达50%支配。eVTOL是典型的时刻密集型居品,时刻系统包含能源系统、能源系统、飞控系统、航空电子、整机结构等。据Lilium,eVTOL能源系统、结构和里面件、航电与飞控、能源系统、装配资本占比分别为40%、25%、20%、10%、5%。
图5:eVTOL资本组成
贵府源流:Lilium官网,源达信息证券斟酌所
猜猜测2030年,中期维度看eVTOL电机前装市集边界为107.9亿元,后期维修替换市集边界为323.7亿元。中枢假定:1)参考Lilium 公司的资本结构,以及新能源汽车的电机的价值量占比约为10%,eVTOL的结构组成与新能源汽车不异度较高,但酌量到eVTOL 电机是新能源车数目的数倍,假定电机资本占比为20%;2)由于航空飞机关于安全性要求极高,为了保证故障率诽谤到要求范围内,飞机全人命周期内时时要更换3次电机。衔尾此前咱们《低空经济专题之eVTOL斟酌:eVTOL交易程度提速,多元场景驱动开拓千亿市集》请问中的测算,猜猜测2030年,中期维度看eVTOL电机前装市集边界为107.9亿元,后期维修替换市集边界为323.7亿元。
表2:eVTOL电机中期市集空间(亿元)
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eVTOL电机中期市集空间(亿元) |
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2025年-2030年eVTOL市集空间 |
1079.1 |
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能源系统及能源系统资本占比 |
50% |
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电机资本占比 |
20% |
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eVTOL电机前装市集空间 |
107.9 |
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eVTOL电机后期维修替换市集空间 |
323.7 |
贵府源流:源达信息证券斟酌所
二、eVTOL构型各种能源有规画相反,高功率密度电机驱动材料工艺更正
1.能源系统:eVTOL构型丰富,主流厂家有规画相反
eVTOL的时刻阶梯可分为多旋翼型、升力与巡航复合型、倾转旋翼/机翼型和倾转涵谈型四大类。eVTOL的举座想象构型、机体气动性、轻量化想象等维度的差异导致了不同居品的最大航程、巡航速率、翱游高度、乘客数目与最大载荷等中枢肠能参数存在离别,进而带来不同eVTOL居品在运行形态、管事范围、应用场景等维度的差异。基于激动能源样式,现在在研的eVTOL神气可分为多旋翼型、升力与巡航复合型、倾转旋翼/机翼型和倾转涵谈型四大类。其中后两类因翱游器可通过转变螺旋桨/机翼/涵谈标的杀青翱游器的起降和巡航,又称为矢量激动型。
图6:eVTOL主要构型分类
贵府源流:保时捷治理究诘,源达信息证券斟酌所
复合翼和倾转旋翼构型为发展干线,寻求新构型时刻冲破。现在eVTOL尚处于研发阶段,并不存在占全面上风的时刻构型。具体时刻有规画弃取应试虑应用场景。具体时刻有规画弃取应试虑应用场景。从性能上看:多旋翼型不适用于长航程、航时的任务,翱游速率较慢、阻力较大,时时载重也较小(一般在600kg支配,仅有1-2座)。而大载重、长航程任务,复合翼及倾转旋翼在速率、航程等方面具有显著上风(一般不错作念到2000kg,容纳4-5座)。从想象难度上看:倾转涵谈>倾转旋翼>复合翼>多旋翼。现在推出恳求适航的案例较多使用倾转旋翼构型和复合翼构型,较容易杀青交易化。
表3:eVTOL主要构型优瑕玷
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构型 |
多旋翼 |
复合翼 |
倾转旋翼 |
倾转涵谈 |
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旋翼系统功能 |
垂直起降和巡航阶段均依靠旋翼提供升力。 |
使用孤苦螺旋桨分别杀青垂直起降和巡航。 |
通过转变推力标的杀青垂直起降和巡航。 |
通过转变推力标的杀青垂直起降和巡航。 |
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优点 |
1.多旋翼构型具备垂直起降才智,大要在褊狭的空间内起降,不受跑谈适度;2.多旋翼构型具有较高的主管性和纯真性,不错在城市中灵活翱游;3.由于多旋翼具有多个旋翼,其自稳性相对较高,不错杀青雄厚的翱游;4.机械结构相对简约,翱游器安全冗余度较好,时刻杀青难度较低。 |
1.该构型具有高速和长航程的才智,不错杀青更远距离的出行和高速巡航;2.翱游适度系统简约,居品研发时刻门槛较低,研发速率更快,坐褥与爱戴资本和难度更低。 |
1.倾转旋翼构型不错在垂直起降和水平翱游之间调整,具备较高的速率和航程;2.倾转旋翼构型既不错在城市中进行垂直起降,又不错在长距离翱游时以高速巡航,顺应不同的出行需求。 |
1.该构型具有高速和长航程的才智,不错杀青更远距离的出行和高速巡航;2.相较于其他构型,该构型具有杂音低、深重性高、大地亏损适度好的优点;3.相较于螺旋桨驱动的构型,该构型气动效率更高,增程后劲更大;4.涵谈构型使得杂音传播具有指向性,通过在涵谈内壁派遣声衬诽谤杂音。 |
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瑕玷 |
1.多旋翼构型由于需要防守多个旋翼的运转,能耗相对较高,适度了航程和续航才智;2.由于空气能源学性情的适度,多旋翼构型的速率相对较低,无法杀青高速翱游;3.因绽放性的螺旋桨想象,翱游器在空中翱游时给大地带来的杂音较大,一朝出现事故,对大地东谈主员酿成的伤害烈度较高,且尚无冲破性处分有规画。 |
1.垂直升力系统在平飞巡航阶段是“死重”,且产生特殊阻力,适度了整机有用载荷;2.激动系统能源低(死重适度的前提下)导致巡航构型的爬升率和速率较低。 |
1.倾弯曲械想象和飞控系统复杂,开发风险和试飞难度大,研制风险和资本较高,需较长的开发周期和适航认证流程;2.倾转旋翼构型时时对载荷和乘员数目有一定适度,无法繁无际边界运载需求。 |
1.矢量激动的机械结构与翱游适度系统复杂度较高,居品开发与测试周期较长,投资较大。 |
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代表机型 |
EH216-S/VoloCity |
峰飞盛世龙/V2000CG |
沃飞AE200/Joby 4S |
Lilium JetWing |
贵府源流:保时捷治理究诘,源达信息证券斟酌所
能源系统是eVTOL的中枢能源单元,主流厂商有规画相反。它们径直决定了飞机的能源利用率以及激动效率,而这二者又与旋翼的分散存在着紧密且复杂的关联。不同的翱游器构型以及各种居品机型之间,差异性较为显耀。1)能源结构方面:有的机型采用聚拢式能源布局,有的则倾向于分散式能源架构。2)能源数目方面:有的翱游器配备多个电机以繁盛不同部位的能源需求,有的则左证本身任务和想象特色,详情相对较少的能源单元数目。3)分散样式方面:有的将电机均匀分散在机身周围,以杀青均衡激动;有的则左证气动外形和翱游任务,罗致非对称分散来优化翱游性能。4)性能参数方面:不同机型的电机功率、转速、扭矩等有规画也各不调换,电控系统的适度精度、反应速率等更是差异显著。这些成分共同作用,使得每款翱游器在能源发达上呈现出各自独有的特色。
图7:部分eVTOL机型暗示图
贵府源流:各公司官网,源达信息证券斟酌所
表4:部分eVTOL机型的能源系统情况梳理
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型堪称号 |
构型 |
电机电控特色 |
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Joby S4 |
矢量推力 |
采用永磁同步电机,电控系统高度集成,可杀青对多个电机的精确适度和妥洽,具有高冗余性,配备 12 个电机。 |
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Archer Midnight |
矢量推力 |
采用永磁同步电机,电控系统精度高,能确保翱游安全,撑执多种翱游形态切换,配备 12 个电机 |
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Lilium Jet |
涵谈电扇 + 固定翼 |
激动系统资本占比超 40%,采用碳化硅器件优化功率密度和散热想象,激动电机功率可达 80 - 100kW,峰值功率冲破 110kW,配备 36 个可动涵谈激动系统。 |
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Volocopter VoloCity |
多旋翼 |
采用多个无刷直流电机,电机电控在资本占比 10% - 20%,时时需成立至少 8 个电机,电控系统可杀青对多个电机的妥洽适度,配备 18 个旋翼。 |
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亿航 EH216-S |
多旋翼 |
采用纯电能源系统,电机具有低速高扭、高带宽转速适度特色,电控系统具备高安全性和可靠性,可杀青无东谈主驾驶适度,配备 16 个旋翼。 |
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空客 CityAirbus NextGen |
多旋翼 |
搭载碳化硅逆变器,电控系统先进,已完成屡次雄厚翱游测试,观点通过 FAA 和 EASA 认证后干预商用,配备 8 个旋翼。 |
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Pipistrel Nuuva V300 |
复合翼 |
采用混杂能源系统,电机电控时刻熟悉,具有较高的燃油效率和较低的运营资本,配备 6 个电机。 |
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Eve Eve v3 |
复合翼 |
采用电动激动系统,电机功率密度高,电控系统智能化程度高,可杀青多种翱游形态的平滑切换,配备 4 个电机。 |
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峰飞 Prosperity |
复合翼 |
采用高性能电机,电控系统具备先进的能量治理系统,可优化电板使用效率,延伸航程,配备 8 个电机。 |
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Beta ALIA-250 |
复合翼 |
采用电动垂直起降和水平翱游形态,电机功率大,电控系统可靠性高,可在多种环境下雄厚运行,配备 4 个电机。 |
贵府源流:各公司官网,源达信息证券斟酌所
2.中枢壁垒:eVTOL电机功率密度要求高,居品研发考证周期长
eVTOL 电机主要分为无刷电机和永磁同步电机两类。无刷直流电机因结构简约、资本较低,常用于无东谈主机;而永磁同步电机凭借高效率、低杂音等上风,更契合 eVTOL 的应用场景。无刷直流电机省去电刷和换向器,效率高、爱戴资本低且寿命长,但功率相对较小,更稳妥无东谈主机。永磁同步电机与之结构周边,但借助编码器测定转子位置并采用正弦波驱动电流,具备更高、更稳固的扭矩、更高的效率以及更低的杂音,其全扭矩保执才智可充分繁盛 eVTOL 各翱游阶段的能源需求。正因如斯,永磁同步电机在 eVTOL 领域更为常见,像 Joby S4、Archer Midnight 等机型齐采用了这种电机。
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图8:无刷直流电机暗示图 |
图9:永磁同步电机暗示图 |
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贵府源流:鹏芃科艺官网,源达信息证券斟酌所 |
贵府源流:鹏芃科艺官网,源达信息证券斟酌所 |
eVTOL 运营环境更复杂,电机需要具有更好性能和更高安全性。与新能源汽车比拟,eVTOL电机具有安全性、环境顺应性、功率密度等要求:1)安全性:清贫情况下冗余50%功率输出,第一有规画。2)环境顺应性:不错顺应海拔8000-12000m,寒冬极热-90℃~70℃。 3)功率密度要求高:电机分量是电动飞机的想象要求的重要有规画。 4)螺旋桨驱动电机轴承需承受多标的突加载荷。
表5:电动汽车电机主要有规画
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时刻有规画 |
国内驱动电机 |
德国良马i3 |
好意思国通用Bolt |
好意思国Remy HVH250-90 |
日产Leaf |
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峰值功率(kW) |
128 |
125 |
130 |
82 |
80 |
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最高转速(rpm) |
12800 |
12800 |
8810 |
10600 |
10390 |
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峰值转矩(Nm) |
270 |
250 |
360 |
325 |
280 |
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峰值效率(%) |
97% |
97% |
97% |
97% |
97% |
|
功率密度(kW/kg) |
2.3/3.8 |
2.6/3.8 |
2.6/4.6 |
2.44 |
1.5/2.6 |
|
转矩密度(Nm/kg) |
4.3/7.1 |
5.2/7.6 |
7.1/12.7 |
9.7 |
4.7/8.5 |
贵府源流:《电动航空用高性能能源系统的研发及应用》,源达信息证券斟酌所
表6:电动飞机电机主要有规画
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坐褥厂家 |
EMRAX |
MAGiCALL |
罗罗(西门子) |
Lauchpoint |
|
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额定功率(kW) |
110 |
53 |
400 |
70 |
82 |
|
峰值功率(kW) |
260 |
109 |
500 |
92 |
- |
|
额定转速(rpm) |
4000 |
5500 |
3200 |
2600 |
6200 |
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冷却样式 |
水冷 |
水冷 |
风冷 |
油冷 |
风冷 |
|
功率密度(kW/kg) |
2.6 |
4.3 |
4 |
2.7 |
6.5 |
|
防护品级 |
IP65 |
IP65 |
IP65 |
IP65 |
IP21 |
贵府源流:《电动航空用高性能能源系统的研发及应用》,源达信息证券斟酌所
电驱系统手脚中枢能源单元,考证周期长。电驱系统手脚中枢能源单元,供应商需要在居品早期开发阶段就初始配合主机厂进行想象和研发,并参与后续适航取证流程,开发和考证周期很长;同期电机供应商在航空行业教训、航空级别的实验室和陶冶检测设备、高功率密度电机时刻基础等方面也需要万古期和精深干预,才有契机得到下贱主机厂招供。
型号及格证、坐褥许可证、适航证为民用航空器适航所需的“三大通行证”。左证《中华东谈主民共和国民用航空法》和《中华东谈主民共和国适航治理条例》限定,民用航空器的适航治事理中国民航局负责,需要对航空器的想象、坐褥、使用和维修,实行以确保翱游安全为目的的时刻果决和监督。民用航空器适航需要取得3项及格证,分别是:
型号及格证(TC):任何单元或者个东谈主想象民用航空器,应当执航空工业部对该想象神气的审核批准文献,向民航局恳求型号及格证。简言之:确认想象是安全可靠的。 坐褥许可证(PC):任何单元或者个东谈主坐褥民用航空器,应当具有必要的坐褥才智,并应当在得回型号及格证后,经航空工业部愉快后,向民航局恳求坐褥许可证。简言之:工场坐褥的质地体系完善,坐褥出来的齐能繁盛要求。 适航证(AC):按照限定坐褥的民用航空器,须经民航局一一审查及格后,颁发单机适航证。简言之:飞机有及格证,自带身份确认。现在亿航智能是群众首个同期取得型号及格证(TC)、坐褥及格证(PC)、适航证(AC)的公司,以亿航智能为例,其 EH-216 最早于2018年2月公开载东谈主首飞,2020年12月向中国民航局递交型号及格证恳求,直到2023 年10月,历时近3年时间才取得型号及格证。
3.时刻趋势:eVTOL电机功率密度立异加速,推动材料和工艺高出
eVTOL电机异日时刻演进的中枢在于提高功率密度。功率密度的擢升意味着在调换体积和分量条目下,电机可输出更坚决能源,对航空领域道理要紧。因飞机里面空间紧凑、升空分量受限,高功率密度电机可擢升翱游速率、爬升才智和续航里程等性能有规画,助力电动飞机处分电板续航问题。杀青这一观点需多方面创新:研发高性能磁性与导电材料,优化电机想象和制造工艺,借助先进仿真时刻进行精采化想象,以及创新散热时刻保险电机雄厚运行。
碳纳米管导线电工材料是高功率密度高效电机的基础,碳纳米管导线有助于提高电机导电性能。现在统共的航空电机的绕组齐是铜导线,铜的导电性好,可是密度大且电导率随温度飞腾而着落。高温超导线材导电性能远远超越铜导线,可是需要相等复杂的冷却和保温安设。常温下的碳纳米管导体比拟铜导体密度小,具有更好的导电率,况且电导率随温度飞腾不会着落。可是将单个碳纳米管导体贯穿为碳纳米管导线的工艺复杂,况且形成的碳纳米管导线电阻率大。跟着碳纳米管合成时刻和制备工艺的冲破,猜想在异日15-30年间,碳纳米管导线将会精深应用到航空电机时刻领域,提高电机系统功率密度。
纳米复合永磁材料高性能永磁电机离不开永磁材料的冲破,高的磁能积大要有用提高永磁电机功率密度。不同永磁材料在不同的责任温度下磁能积不同,刻下钕铁硼永磁材料和钐钴永磁材料均具有高的磁能积,钐钴最高运行温度更高,但所以磁能积着落为代价。高磁能积钕铁硼材料的冲破仍在赓续。好意思国能源部正在斟酌少稀土高磁能积的永磁材料,异日纳米复合永磁材料将会提供更高的磁能积。
图10:刻下及异日永磁材料的磁能积与责任温度
贵府源流:《飞机电气化布景下的先进航空电机系统》,源达信息证券斟酌所
高效散热航空电机必须要有一个高效的冷却系统,能保证它的责任安全性、可靠性和高功率密度。航空电机电磁负荷大,单元体积损耗显耀导致电机温升升高。电机温升过高会影响到发电设备的安全性,严重时会使绝缘材料加速老化,大幅度裁减电机的使用寿命,以致导致电机着火点火。航空电机冷却时刻中利用的冷却介质主要有水冷、风冷及油冷。其中以空气为冷却介质的冷却样式有当然冷却和吹风冷却,以滑油为冷却介质的冷却样式有循油冷却和喷油冷却。
表7:电机主要冷却样式特色
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冷却样式 |
主要特色 |
上风 |
瑕玷 |
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水冷 |
利用水轮回带走热量,需配备水泵、散热器等设备。 |
散热效率高,能快速将热量自在;冷却恶果均匀,幸免热门产生;杂音低;在高温环境下发达雄厚。 |
结构复杂,需特殊安装泵等组件,加多了系统分量和故障点;爱戴资本高,需依期更换冷却水或添加防腐剂,且要防护漏水等;安装资本高;对环境顺应性稍差,如需酌量防冻等问题。 |
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风冷 |
依靠电扇使空气流动带走热量,结构相对简约。 |
结构简约,无复杂的水路或油路系统,故障点少;分量轻,稳妥对分量明锐的场景;爱戴方便,只需依期查验电扇景况;资本低,制造和装配资本低;不受环境影响,环境顺应性强。 |
散热恶果相对较差,在大功率或高功率密度场合难以繁盛散热需求;杂音较大。 |
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油冷 |
使用油手脚冷却介质,通过油的轮回来散热,有径直油冷和转折油冷两种样式。 |
油具有邃密的绝缘性和润滑性,可径直与电机里面部件斗争,散热效率高,能有用诽谤绕组等高发烧部件的温度;可同期对定子和转子进行冷却,冷却恶果更全面;结构相对紧凑,免却了水冷所需的复杂水谈和部分组件;爱戴相对简约,只需依期查验油位和油质,更换润滑油即可。 |
油的比热容和导热统共相对较低,单次轮回带走热量有限,散热效率低于水冷;油的黏度较大,会加多电机转子旋转时的能量亏损;冷却系统需配备严格的过滤安设,以防护杂质影响电机绝缘层;资本较高,且存在一定的漏油风险。 |
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集成化在飞机电气化布景下,航空电机系统缓缓往概括化、集成化标的发展。集成特征主要包括:1)功能集成与复用;2) 部件级集成:航空电机系统的电机与功率变换器以及适度器的集成; 3)系统级集成:航空电机系统与发动机系统、液压能源系统的集成。
表8:电机集成样式特色
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集成样式 |
界说 |
集成要素 |
上风 |
挑战 |
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功能集成与复用 |
将多种功能集成到一个部件或模块中,杀青一物多用。 |
功能模块、多功能部件 |
减少部件数目,诽谤分量和体积;提高系统可靠性;诽谤资本;简化爱戴。 |
想象复杂度高,需兼顾多种功能;可能影响单一功能的性能;故障排查和斥地难度大。 |
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部件级集成 |
将多个孤苦部件整合为一个紧凑的组件,如将电机、适度器、延缓器等集成一体。 |
电机、适度器、传感器、传动部件等 |
提高空间利用率;减少贯穿点,诽谤故障风险;增强系统举座性;便于安装和拆卸。 |
需要高精度制造和装配;散热和电磁兼容性想象难度加多;对部件的可靠性和历久性要求更高。 |
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系统级集成 |
从系统层面进行举座想象和优化,将电机与航空器的其他系统(如燃油系统、液压系统等)深度和会。 |
电机系统、能源系统、适度系统、航空器结构等 |
杀青系统协同责任,提高举座性能和效率;优化能源治理和分派;增强航空器的概括性能;诽谤系统总分量。 |
需要跨学科、跨系统的想象和妥洽;系统复杂度大幅加多;考证和测试难度大;对系统集成商的时刻才智要求极高。 |
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三、投资建议
建议良善:1)卧龙电驱:国内电机龙头,积极激动eVTOL居品研发;2)英博尔:深耕新能源汽车能源系统带域,起步于与亿航智能妥洽;3)宗申能源:国内中袖珍能源领航者,民营航发创新式企业;4)云路股份:专注于先进磁性金属材料的想象、研发、坐褥和销售,正积极进行电机用非晶材料的时刻斟酌。
表9:联系公司万得一致盈利预测
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公司 |
代码 |
PB |
归母净利润(亿元) |
PE |
总市值(亿元) |
||||
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2024E |
2025E |
2026E |
2024E |
2025E |
2026E |
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|
卧龙电驱 |
600580.SH |
3.38 |
2.5 |
10.9 |
12.6 |
117.3 |
27.2 |
23.6 |
297 |
|
英搏尔 |
300681.SZ |
4.72 |
0.8 |
1.3 |
2.1 |
90.4 |
58.2 |
35.6 |
75 |
|
宗申能源 |
001696.SZ |
5.43 |
|
6.4 |
7.8 |
|
34.9 |
28.7 |
225 |
|
云路股份 |
688190.SH |
4.10 |
|
4.3 |
5.0 |
|
25.0 |
21.4 |
108 |
贵府源流:Wind,源达信息证券斟酌所
注:宗申能源和云路股份已知道2024年龄迹
四、风险教导
eVTOL时刻进展和资本着落不足预期的风险。eVTOL手脚新兴时刻,现在构型想象还有较多有规画,仍在探索流程中,能源、能源、航电、飞控等时刻发展进展有可能不足预期,资本着落和边界放量之间的负反馈效应可能轮回重叠,最终导致产业化进展不足预期。
低空管制配套政策和才智不足预期的风险。低空立体交通在群众范围内齐处于发展早期,还莫得熟悉的案例可供参考,航空管制规画才智和联系政策出台可能不足预期,从而适度eVTOL杀青大边界交易化。
适航认证进展不足预期的风险。适航认证流程较长、要道较多,且联系机构储备的东谈主力有限,若eVTOL行业发展加速,适航认证需求激增,面临复杂的时刻构型,适航认证进展可能会放缓,从而导致产业化落地放缓。
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