1 無刷電機市場形勢

近年來，汽車行業(yè)正朝著電動化、智能化、節(jié)能環(huán)保方向加速轉(zhuǎn)型，現(xiàn)代汽車已經(jīng)從單純的機械產(chǎn)品變身為復雜的機電一體化產(chǎn)品，汽車上用于實現(xiàn)某種功能的電機數(shù)量持續(xù)增加，且其性能必須符合高精度、高效率、高可靠、低能耗、低噪聲、長壽命等一系列嚴格標準的要求。據(jù)統(tǒng)計，一輛豪華轎車中的電機數(shù)量可達100 多臺。在各類車載電機中，無刷直流電機由于具備多種優(yōu)勢，在新一代智能電動汽車的車身、底盤、動力、轉(zhuǎn)向、制動及熱管理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。采用無刷直流電機驅(qū)動的純電動和混合動力新能源汽車、汽車電動水泵、電動油泵、電動散熱風扇、空調(diào)(HVAC)鼓風機、座椅通風風扇等部件，正在加速取代和淘汰傳統(tǒng)的有刷直流電機，為實現(xiàn)新能源汽車的高能效和優(yōu)秀的操控性能做出了貢獻。

在全球能源緊缺的背景下，發(fā)展高效節(jié)能電機成為全球電機產(chǎn)業(yè)的共識。電機產(chǎn)業(yè)作為節(jié)能環(huán)保、新能源、高端裝備制造業(yè)的先導產(chǎn)業(yè)，受到了國家政策的大力支持，《中國制造2025》明確提出要持續(xù)提升電機的能效水平，提升電機核心技術(shù)工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的能力。無刷電機作為節(jié)能環(huán)保的高效電機推廣力度會不斷加大。

無刷直流電機在汽車中的應(yīng)用實例

無刷直流電機取消了有刷電機的機械換向器和電刷，起動力矩更大，調(diào)速范圍更寬，效率更高，故障率更低，電磁與機械噪聲更小，使用壽命更長，是現(xiàn)代電機技術(shù)和電子電控技術(shù)結(jié)合的機電一體化產(chǎn)品，相比傳統(tǒng)有刷電機可提高效率近10%。無刷直流電機應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，在汽車及其部件、工業(yè)自動化、現(xiàn)代家用電器、醫(yī)療器械、航空航天等多個行業(yè)均有巨大的市場潛力。這些行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展空間將最終決定無刷電機行業(yè)產(chǎn)品的銷售及發(fā)展空間。

據(jù)國家統(tǒng)計局預(yù)測，2018～2023 年期間，中國無刷電機產(chǎn)業(yè)將保持年均15%～20%左右的增長速度，到2023 年，行業(yè)市場規(guī)模將達678 億元左右。由于無刷電機技術(shù)障礙和價格較高，尚未完全取代有刷電機，無刷電機潛在需求仍未充分釋放，市場規(guī)模還將進一步擴大。

2018～2023 年中國無刷電機行業(yè)市場規(guī)模預(yù)測

2 國內(nèi)外無刷直流電機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

2.1 無刷直流電機應(yīng)用于汽車領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，正加速取代傳統(tǒng)有刷電機

目前國內(nèi)市場的車載電機總體上仍以高功耗、低穩(wěn)定性的有刷電機為主。傳統(tǒng)有刷電機雖然價格低廉，但由于電機旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦以及由此造成的碳刷摩損，以及由機械換向過程中的電火花所產(chǎn)生電磁波所導致的對電子設(shè)備的電磁干擾，使之運行效率低、維護成本高、使用壽命短、安全性和電磁兼容性能差。而無刷直流電機取消了電刷和換向器結(jié)構(gòu)，以電子換向取代了機械換向，可以實現(xiàn)高達95%以上的工作效率和高于傳統(tǒng)有刷直流電機5 倍以上的工作壽命。無刷直流電機一方面具有交流電機結(jié)構(gòu)簡單、無換向火花、運行可靠和易于維護等優(yōu)點，另一方面又保持了直流電機優(yōu)良的負載特性和良好的調(diào)速性能，與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，采用無刷直流電機驅(qū)動的新能源汽車可以節(jié)省高達30%～35%的能耗。隨著汽車電子化程度的提升，自動駕駛及智能化的進展，無刷電機在車輛中的應(yīng)用會越來越多，正加速取代傳統(tǒng)有刷電機，必將成為車載電機的主流。

2.2 高效節(jié)能無刷電機系統(tǒng)核心技術(shù)與市場被德、日等發(fā)達國家壟斷，中國起步晚，技術(shù)薄弱

目前國際上車載無刷直流電機系統(tǒng)的核心技術(shù)大多掌握在德國、日本手中。博世、電裝等外資企業(yè)的無刷電機產(chǎn)品在國際上處于市場壟斷地位，中國車載無刷電機產(chǎn)品起步較晚，與國際水平差距較大。相較于有刷電機簡單的換向器結(jié)構(gòu)，無刷直流電機因其自身結(jié)構(gòu)特點有以下三方面的短板急需提升。

國內(nèi)現(xiàn)有自主研發(fā)的無刷電機本體結(jié)構(gòu)多為傳統(tǒng)軛部相連的長磁路結(jié)構(gòu)，損耗較大致使其輸出轉(zhuǎn)矩及效率總體偏低。

控制器及控制算法的關(guān)鍵核心技術(shù)被國外壟斷，即便國內(nèi)企業(yè)能夠小批量生產(chǎn)高效電機本體，由于尚未掌控技術(shù)經(jīng)驗訣竅，依然不能很好地解決電機運行過程中換向帶來的扭矩脈動及控制精度問題，影響電機的整機表現(xiàn)。

無刷直流電機的運行平穩(wěn)性和位置控制精確度是與電機本體結(jié)構(gòu)和電磁設(shè)計以及控制算法設(shè)計相關(guān)的重要性能參數(shù)，這方面國內(nèi)的整體研發(fā)水平仍有待提升。因此，國內(nèi)無刷直流電機的整體性能與國際先進水平尚有一定的差距。

2.3 車載無刷直流電機的發(fā)展趨勢

車載無刷直流電機目前的發(fā)展趨勢總體上是繼續(xù)朝高效、節(jié)能、輕量化、低噪聲、低成本的方向發(fā)展，技術(shù)上主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

在電機結(jié)構(gòu)上，采用分數(shù)槽集中繞組短磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高槽滿率，縮短端部繞組，降低銅耗; 采用多相電機來增加定子繞組的安全冗余，滿足特定應(yīng)用條件下的功能安全要求。

在導熱設(shè)計上，采用水冷或油冷定子提高散熱量，進而提高電機允許的功率密度，降低單位功率的成本，提高輕量化的水平。

在新材料應(yīng)用上，采用新型非結(jié)晶電工鋼和新型強磁材料來降低鐵心損耗，提高功率扭矩輸出及工作效率；采用新型半導體器件如碳化硅功率器件，降低驅(qū)動器的功率損耗，提高電控部件的可靠性，降低質(zhì)量。

在控制技術(shù)上，通過弱磁控制，拓展電機的恒功率調(diào)速范圍，提升電機的負載適應(yīng)性。

在電動助力轉(zhuǎn)向和智能制動（i-booster）等特殊應(yīng)用場合，采用多繞組冗余控制技術(shù)，提升無刷直流電機的功能安全等級，以滿足自動駕駛和無人駕駛汽車對高可靠性電機的要求。

3 超力無刷電機助力汽車電動化發(fā)展

江蘇超力電器開發(fā)無刷直流電機產(chǎn)品已經(jīng)有近二十年的歷史。通過與國內(nèi)外主流客戶和半導體供應(yīng)商的技術(shù)交流和合作，通過與國內(nèi)知名高校和研究所在無刷直流電機設(shè)計、無刷直流電機控制器軟硬件開發(fā)以及研發(fā)團隊培養(yǎng)方面的長期合作，通過公司研發(fā)團隊在對標國際先進產(chǎn)品的基礎(chǔ)上的自主研發(fā)與創(chuàng)新，江蘇超力電器在無刷直流電機本體的電磁和機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，電磁場/溫度場/結(jié)構(gòu)強度/EMC 兼容等方面的仿真和試驗，先進半導體技術(shù)和控制算法的研究等方面已經(jīng)形成了自己的特色，具備了正向開發(fā)高性能無刷直流電機的能力。

通過精心的電磁、結(jié)構(gòu)、散熱和電磁兼容設(shè)計，通過采用優(yōu)質(zhì)的鐵心、永磁體和軸承等關(guān)鍵零部件材料來降低了銅損、鐵耗和摩擦損失，超力電機的總體效率和各項指標已不亞于國際同行水平。根據(jù)不同的應(yīng)用場合，超力目前可提供功率從20W 到80kW 以上，最高轉(zhuǎn)速到20000r/min，輸出扭矩從1Nm以下到300Nm 以上的各類永磁無刷直流電機，產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋了傳統(tǒng)汽車以及農(nóng)用和工程機械的發(fā)動機冷卻和增壓中冷，新能源汽車的電機、電控和電池的熱管理，各類車輛的空調(diào)系統(tǒng)，新能源汽車電驅(qū)動，電動助力轉(zhuǎn)向和底盤域控制執(zhí)行器等。

江蘇超力電器的直流電機產(chǎn)品系列

4 江蘇超力電器有限公司簡介

江蘇超力電器有限公司始創(chuàng)于1981 年，是一家以高效節(jié)能電機和汽車熱管理系統(tǒng)為核心發(fā)展方向，集研發(fā)、制造、服務(wù)為一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)?？偛吭诮K省丹陽市，在上海、常州、開封、?？谠O(shè)有分子公司。超力是全國百家汽車零部件供應(yīng)商，汽車行業(yè)電機十強企業(yè)，建有國家認可實驗室、江蘇省企業(yè)技術(shù)中心、江蘇省新能源汽車熱管理系統(tǒng)工程研究中心、江蘇省外國專家工作站、江蘇省博士后創(chuàng)新實踐基地、江蘇省研究生工作站、江蘇省示范智能車間，曾榮獲江蘇省文明單位、江蘇省質(zhì)量信用AAA 級企業(yè)、鎮(zhèn)江市市長質(zhì)量獎等榮譽。

超力自創(chuàng)立以來，一直高度重視研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新。超力產(chǎn)品先后被認定為省級高新技術(shù)產(chǎn)品、省級軟件產(chǎn)品，被列入國家火炬計劃項目、國家產(chǎn)業(yè)振興項目，多次榮獲省市科技進步獎，擁有170 多項國家專利。是汽車空調(diào)風機行業(yè)標準的主起草單位，公司技術(shù)研發(fā)團隊由海外高層次人才領(lǐng)銜，目前與吉林大學、江蘇大學、天津大學、南京航空航天大學等都建立了長期良好的科研合作關(guān)系。

主要產(chǎn)品：車用直流電機、散熱風機、鼓風機、前端冷卻模塊、EPS 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、驅(qū)動電機、電子水泵、汽車空調(diào)系統(tǒng)等。產(chǎn)品主要應(yīng)用在傳統(tǒng)燃油車、新能源電動車、氫燃料車以及通用航空飛行器、高端家用電器等領(lǐng)域。

主要客戶：上海大眾、東風日產(chǎn)、長安福特、長城汽車、廣汽乘用車、江淮汽車、奇瑞汽車、一汽紅旗、理想汽車、小鵬汽車等知名主機廠的一級供應(yīng)商，也是日本電裝、德國馬勒、法雷奧等汽車零部件巨頭的供應(yīng)商。同時，向北美、西歐、澳洲、南亞、東北亞等區(qū)域出口產(chǎn)品。

超力堅持“抓機遇、練內(nèi)功、創(chuàng)信譽、鑄品牌、擴市場、做百年”的經(jīng)營理念，緊緊圍繞“以客戶為中心、以關(guān)鍵零部件制造為中心、以技術(shù)創(chuàng)新為中心，產(chǎn)品由電機電器向電子電器延伸、由零部件向集成模塊延伸、由傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品向新能源汽車產(chǎn)品延伸、由國內(nèi)市場向國際市場延伸”的“三個中心、四個延伸”發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)推動企業(yè)良性發(fā)展。