eVTOL電機行業(yè)：后裝市場前景廣闊 新勢力進入下競爭加劇 材料與散熱為技術演進核心

前言：

電機是eVTOL電動化動力系統(tǒng)的核心部件，單項成本最高。eVTOL的蓬勃發(fā)展，為電機市場帶來增量。預計2030 年eVTOL 電機前裝市場規(guī)模約 131 億元，后裝市場約 392 億元。無刷直流電機可充分滿足 eVTOL 各飛行階段的動力需求，是eVTOL電機市場主流。

eVTOL運營環(huán)境更復雜，對電機的性能及安全性要求較高。eVTOL電機技術壁壘高，認證時間長。目前進入 eVTOL 領域較早的主機廠如 Joby、Archer、億航智能、峰飛等均進行電推進系統(tǒng)自主研發(fā)。國內(nèi)一些主流新能源汽車電機已開始積極布局電動航空領域，eVTOL電機行業(yè)競爭將加劇。

因飛機內(nèi)部空間緊湊、起飛重量受限，高功率密度電機可提升飛行速度、爬升能力和續(xù)航里程等性能指標，助力電動飛機解決電池續(xù)航問題。因此，eVTOL電機未來技術演進的核心在于提高功率密度。

一、動力系統(tǒng)為eVTOL核心，其中電機單項成本最高

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國eVTOL電機行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景研究報告（2025-2032年）》顯示，eVTOL（Electric Vertical Take off and Landing）,電動垂直起降飛行器, 是以電力為飛行動力、具備垂直起降功能的飛行器，融合了垂直起降、智能操控和高度機動性。eVTOL核心子系統(tǒng)主要包括機體、綜合航電系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、動力系統(tǒng)以及電氣系統(tǒng)六大類，其中動力系統(tǒng)價值量占比最高，達40%。

數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

電機是eVTOL電動化動力系統(tǒng)的核心部件，單項成本最高。以500次充電循環(huán)考慮，電池在相關eVTOL產(chǎn)品的總運營成本中占比超過60%。

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二、eVTOL需求量增多帶動eVTOL電機行業(yè)擴容，后裝市場前景廣闊

eVTOL蓬勃發(fā)展，帶來電機市場增量。預計2030 年國內(nèi) eVTOL 需求量達16316 架， 假設單機用電機電 控 80 萬元，對應國內(nèi) eVTOL 電機前裝市場規(guī)模約 131 億元。

eVTOL使用壽命約 15-20 年，電機需更換 3-4 次。假設 eVTOL 使用壽命 20 年，電機 4 年一換， 單機后裝更換價格平均 60 萬元，則對應一架 eVTOL 生命周期內(nèi)更換電機 4 次，更換成本為 240 萬元，預計2030 年國內(nèi) eVTOL 需求量達16316 架， 對應電機后裝市場約 392 億元。

數(shù)據(jù)來源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

三、永磁同步電機扭矩平穩(wěn)、效率高、噪音小，為eVTOL電機市場主流

eVTOL電機主要分為無刷電機和永磁同步電機兩類。無刷直流電機因結構簡單、成本較低，常用于無人機；而永磁同步電機憑借高效率、低噪音等優(yōu)勢，更契合eVTOL的運用場景。

無刷直流電機省去電刷和換向器，效率高、維護成本低且壽命長，但功率相對較小，更適合無人機。永磁同步電機與之結構相近，但借助編碼器測定轉子位置并采用正弦波驅動電流，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 各飛行階段的動力需求。因此，目前永磁同步電機在eVTOL 領域更為常見，如Joby S4、Archer Midnight等機型都采用了永磁同步電機。

資料來源：觀研天下整理

四、eVTOL電機以主機廠自主研發(fā)為主，新勢力進入下行業(yè)競爭將加劇

與傳統(tǒng)通航相比，eVTOL運營環(huán)境更復雜，對核心部件—電機的性能及安全性要求較高，因此電機技術壁壘高，認證時間長。目前進入 eVTOL 領域較早的主機廠如 Joby、Archer、億航智能、峰飛等均進行電推進系統(tǒng)自主研發(fā)。

國內(nèi)一些主流新能源汽車電機已經(jīng)滿足eVTOL 所需的部分技術標準，這使得原本專注于電動汽車電機生產(chǎn)的企業(yè)具備了進入eVTOL 電機市場的技術基礎，開始積極布局電動航空領域。國內(nèi)多家eVTOL 電機企業(yè)產(chǎn)品處于早期研發(fā)和合作階段，與主機廠共同推進適航認證，eVTOL電機未來市場競爭將日趨激烈。

eVTOL電機行業(yè)代表供應商

資料來源：觀研天下整理

五、提高電機功率密度對eVTOL行業(yè)發(fā)展意義重大，材料改進與高效散熱將成為未來技術演進核心

因飛機內(nèi)部空間緊湊、起飛重量受限，高功率密度電機可提升飛行速度、爬升能力和續(xù)航里程等性能指標，助力電動飛機解決電池續(xù)航問題。因此，eVTOL電機未來技術演進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，電機可輸出更強勁動力，對eVTOL行業(yè)發(fā)展意義重大。

功率密度提升在于材料改進與高效散熱：

1.材料改進

（1）非晶材料

電機的鐵芯在物理空間分布上起到導體材料的定位作用，并在電機運行中傳遞磁通。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，有利于提升電機功率密度。

eVTOL 用非晶材料已有產(chǎn)業(yè)化進展，中研非晶&北極鷗合作，非晶電機上車小鵬 X2。產(chǎn)業(yè)進展方面，清華大學李駿院士團隊研制的世界首臺面向城市交通的智能載人飛行汽車在 西安試飛成功，其飛行動力系統(tǒng)采取高壓大功率非晶電機，可提供超過 1 噸的極限拉力， 整機最大起飛重量超過 800 公斤。

（2）碳納米管導線

目前航空電機的繞組均為銅導線， 銅的導電性好， 然而密度大且電導率隨溫度上升而下 降。高溫超導線材導電性能遠遠超過銅導線， 但需要非常復雜的冷卻和保溫裝置。而常溫 下的碳納米管導體相比銅導體密度小， 具有更好的導電率， 并且電導率隨溫度上升不會下 降。

碳納米管是目前中國已實現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)應用的主要納米材料之一，受益于動力電池市場規(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%。

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2.高效散熱

高效散熱有利于提升電機功率密度。航空電機電磁負荷大，單位體積損耗顯著導致電機溫升升高，過高會影響發(fā)電設備的安全性，嚴重時會使絕緣材料加速老化，大幅度縮 短電機的使用壽命，甚至導致電機著火燒毀。但是，熱管理系統(tǒng)質(zhì)量的增加會增加飛行器 的起飛質(zhì)量，且會在飛行期間消耗電功率，因此飛機的需求功率增加。因此 ，對于航空電 機必須要有一個高效的冷卻系統(tǒng)， 才能保證工作安全性、可靠性和高功率密度。

航空電機 冷卻技術中利用的冷卻介質(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。當前低空飛行器行業(yè)以風冷為主。

電機主要冷卻方式

資料來源：觀研天下整理（zlj）