【硬核干货】镁合金和更薄的钢材：中国电动汽车动力系统有何不同 #中国电动车出海#

德国亚琛工业大学分析了来自中国市场的 115 款电动汽车电机。镁合金外壳与更薄的定子冲片体现了技术上的进步。

来自亚琛工业大学的研究人员分析了来自中国市场的 80 款车型共计 115 款电动牵引电机，并将其与欧洲和美国电驱动系统的历史数据进行了对比。这些车辆的车型年份涵盖 2019 年至 2025 年。三大市场的电驱动系统基本架构大致相似，但在材料和设计细节上显现出差异，其中最为显著的是外壳材料：研究团队仅在中国本土车企的电驱系统中发现了镁合金的应用。

这项题为《中国市场电动电机产品设计与制造技术综述及标杆分析》（Review and Benchmarking of Electric Motor Product Design and Manufacturing Technologies from the Chinese Market）的研究已于 11 月 6 日发表在《Energies》期刊上。技术数据来源于 Movo Autodatas Technology GmbH 维护的 DARWIN 标杆数据库，并补充了相关文献、专利以及作者团队在“电动汽车零部件生产工程”（PEM）讲席所进行的拆解分析工作。需要说明的是，该研究并非在测试台上使用统一负载工况进行的对比测定，因此未提供跨市场的电机效率或能耗对比。

该研究覆盖了纯电动汽车（BEV）、增程式电动汽车（REEV）以及插电式混合动力汽车（PHEV）。研究团队排除了混动系统中与发动机共用外壳零部件的车型，仅纳入集成了转子、定子、电机控制器（功率电子设备）和减速器的独立总成。在 80 款车型中，有 41 款为双轴四驱配置，19 款为前驱，20 款为后驱。对于其中 6 款全轮驱动车型，因条件所限仅分析了两个电机中的一个。

该研究基于样本分析，属于系统性调查，而非具备统计代表性的抽样。欧洲和美国的对比参照数据来源于 Aachen 工业大学此前针对 2018 年至 2023 年款的 31 款车型（共计 48 款电机）进行的标杆研究。这意味着跨市场对比在车型级别、车型年份或功率水平上并未做到完全一对一匹配。相关数据揭示了发展趋势，但并不足以支持“中国电机效率更高”这类结论。

镁合金替代铝合金

欧洲和美国的电驱动系统目前仍主要采用铝合金外壳，而部分中国车企已开始引入镁合金外壳。据称，相比铝合金，镁合金外壳可实现约 20% 至 30% 的减重。在此之前，铸造难题以及耐腐蚀性不足长期制约着镁合金的应用。作者指出，新型合金（特别是镁铝合金 Mg-Al 和镁稀土合金 Mg-RE）的研发，结合半固态铸造及更精细的工艺控制，有效提升了防腐性能、尺寸精度与制造的一致性。不过，该研究尚无法确定使用这种成本更高的材料在整车层面是否划算。

镁合金的应用还具备地缘政治层面的考量：研究中引用的数据显示，中国占全球原镁产量的 80% 以上。作者认为这对供应链安全和价格稳定性构成潜在风险。此外，中国的市场主导地位建立在皮江法（Pidgeon process）炼镁的基础上，作者将其描述为一种高能耗、高耗水、高劳动强度且高废弃物产出的工艺。在欧盟的《关键原料法案》（Critical Raw Materials Act）中，镁与用于永磁体中的稀土一道，被列为战略性关键原料。

更轻的定子与更薄的硅钢片

样本中定子的平均重量略低于 20 千克。最重的定子接近 36 千克，来自蔚来 ET7 的后电机；最轻的定子仅为 10.24 千克，来自比亚迪海鸥的前电机。随着时间推移，定子重量呈现下降趋势：2020 年至 2022 年款的平均重量为 20.65 千克，而 2024 年和 2025 年款已降至 19.45 千克。在偏向欧美市场的较旧样本中，定子冲片的外径、内径和有效长度分别比中国样本大 6.65%、4.7% 和 7.3%，而当前的冲片铁芯整体平均减轻了约 9.2%。车型级别、功率以及车型年份可能在此发挥了重要作用。

从全球各市场看，电工钢（硅钢）均朝着更薄的方向发展。样本中的冲片平均厚度为 0.27 毫米，作者预计 0.25 毫米将成为 2024 年和 2025 年的主流标准。而在早期的对比研究中，这一平均厚度为 0.30 毫米。更薄的冲片有助于降低与频率相关的铁损，但也对制造工艺和装配搬运提出了更高的精密要求。因此，厚度的削减侧面反映了制造工艺的进步。

永磁电机占据主导，集成化趋势普及

在分析的 115 款电机中，有 95 款为永磁同步电机（PMSM），20 款为交流异步（感应）电机。而无需使用稀土的电励磁同步电机在样本中完全缺席。作者将此不仅归因于样本构成，还归因于供应链环境：对于中国这样能够稳定获取永磁体资源的国家而言，并不迫切需要转向无磁转子方案。中国在稀土加工的全产业链上（从开采、精炼到磁体生产）均占据绝对主导地位。永磁同步电机具有高扭矩密度以及中低速下高效率的优势，但在高速运转时需要进行会产生损耗的弱磁控制。异步电机虽不需要磁体，但会因转子感应电流造成能量损耗。

研究表明，在电机、减速器和功率电子设备的集成度方面，各市场之间并没有本质区别。2021 年款以前，采用多个独立外壳组件的方案较为常见；自 2022 年起，多合一集成式电驱系统已占据主流地位。其中，电机与输出轴平行布置的结构占到了分析设计的 43%。研究中引用的一份预测显示，到 2037 年，中国市场 66% 的电驱动系统将采用“三合一”设计，26% 将采用更高集成度的“多合一（X-in-1）”设计。例如采埃孚（ZF）最新推出的 High Revolution Drive“三合一”电驱系统，大幅提升了转速，据称其所需的稀土磁体质量仅为参考电驱系统的一半。预计中国车企也将陆续推出大量类似的电驱产品。

在早期的标杆研究中就已经发现，采用油冷或非导电冷却液直接冷却定子绕组的技术，能够支持更高的持续功率输出，这种设计早期常见于亚洲品牌的车型中。如今大众汽车也在其 APP550 等电驱动系统中引入了水油复合冷却方案。