2025上海車展，大家對(duì)香車美女的關(guān)注度少了很多，更多的是放在硬核技術(shù)，比如核心零部件和車規(guī)芯片上。

今天我們聊聊展會(huì)上展現(xiàn)出來(lái)的，關(guān)于電機(jī)的幾個(gè)趨勢(shì)。

首先是結(jié)構(gòu)升級(jí)，扁線電機(jī)、發(fā)卡繞組，已經(jīng)成為主流，我們就不討論了，新型結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在繞組形式，博世、中車、五菱推出X-pin繞組方式，蔚來(lái)首推W-Pin技術(shù)，采用連續(xù)波繞組，并憑借優(yōu)越性能首次在樂道汽車上應(yīng)用。

另外新技術(shù)新材料也相繼開始落地上車，比如吉利展示的0.35mm超薄硅鋼片、0.02mm非晶合金疊片，都是新材料上電機(jī)的體現(xiàn)。

另外電機(jī)散熱也是一個(gè)必須要啃的硬骨頭，不解決大功率散熱問題，電機(jī)隨時(shí)會(huì)爆掉或者失效，出現(xiàn)了各種油冷方案，向心油冷、迷宮油冷、直噴油冷、槽內(nèi)直冷等等。

總而言之，隨著新物種、新場(chǎng)景的不斷出現(xiàn)，各路廠商都使出渾身解數(shù)，都在不斷升級(jí)電機(jī)性能，以滿足市場(chǎng)需求，提高競(jìng)爭(zhēng)力。

電機(jī)的投資機(jī)會(huì)在哪里？很多人肯定會(huì)覺得，電機(jī)這么成熟的產(chǎn)品了，原理亙古不變的，還有啥可投的。那我問你，二級(jí)市場(chǎng)為啥炒人形機(jī)器人電機(jī)？為啥炒低空經(jīng)濟(jì)evtol電機(jī)？當(dāng)年新能源汽車電機(jī)還有過(guò)一大波行情，你就看那券商研報(bào)，嘩嘩地出。汽車evtol機(jī)器人，這也正說(shuō)明，隨著新物種新場(chǎng)景的誕生，對(duì)電機(jī)的要求也隨之改變，老的電機(jī)滿足不了新場(chǎng)景的需求，只要科技在突破，這個(gè)變化是永無(wú)止境的。那么新型電機(jī)體現(xiàn)在哪方面？原理肯定是不會(huì)變了，電和磁的那些個(gè)事兒。新型，主要體現(xiàn)在兩方面：第一個(gè)是新構(gòu)型，比如從實(shí)鐵芯到空心杯，從圓線到扁線，從發(fā)卡到連續(xù)波繞組，從永磁到混磁，從開口槽到閉口槽等等，都是為了適應(yīng)不同場(chǎng)景，匹配不同電機(jī)性能，以及為了實(shí)現(xiàn)這些新型結(jié)構(gòu)，開發(fā)的電機(jī)制造工藝，有好的設(shè)計(jì)，也得有高性價(jià)比的制造工藝，否則好貨也沒市場(chǎng)。新型體現(xiàn)的第二個(gè)方面是新材料，比如非晶材料替代硅鋼鐵芯，無(wú)稀土少稀土的永磁材料，導(dǎo)熱散熱性能好的陶瓷材料，高溫超導(dǎo)材料，甚至外殼的和結(jié)構(gòu)件的碳纖維復(fù)合材料等等，這些新材料的采用，都能大大提升新型電機(jī)的性能。所以這是一個(gè)永無(wú)止境的領(lǐng)域，除非你認(rèn)為新場(chǎng)景不再出現(xiàn)了。

我們來(lái)聊聊定子和轉(zhuǎn)子，不同電機(jī)類型的定子和轉(zhuǎn)子有什么區(qū)別，

首先直流電機(jī)中的直流有刷電機(jī)，是有電刷的，電刷配合線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，把直流電變成交替的矩形交流電，所以線圈繞組必須是轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此，轉(zhuǎn)子就是線圈繞組，定子就是永磁體了。

直流電機(jī)中的直流無(wú)刷電機(jī)，因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)電控的方式，把直流電變成矩形交流電，所以線圈繞組不需要轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，定子就是線圈繞組，而轉(zhuǎn)子就是永磁體。

在交流電機(jī)中，永磁同步電機(jī)其實(shí)和直流無(wú)刷電機(jī)類似，都是永磁體在轉(zhuǎn)動(dòng)，所以定子是線圈繞組，而轉(zhuǎn)子是永磁體。

交流異步電機(jī)中，有輸入交流電的線圈繞組和感應(yīng)線圈，因?yàn)楦袘?yīng)線圈是被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，所以轉(zhuǎn)子是感應(yīng)線圈，鼠籠式或者纏繞式的線圈，而定子就是輸入交流電的線圈繞組。

另外一種特殊電機(jī)類型，就是空心杯電機(jī)，雖然屬于伺服電機(jī)，但也是直流電機(jī)，因此也分直流有刷空心杯電機(jī)和直流無(wú)刷空心杯電機(jī)，除了線圈繞組沒有鐵芯之外，其他定子轉(zhuǎn)子的構(gòu)造和直流電機(jī)類似，也分有刷和無(wú)刷，我就不贅述了。

最后，可能很多朋友還會(huì)關(guān)心定子和轉(zhuǎn)子的位置，因?yàn)橛袃?nèi)定子外定子，內(nèi)轉(zhuǎn)子外轉(zhuǎn)子之分，就是大腸包小腸，誰(shuí)套誰(shuí)的問題。一般而言，除了直流有刷電機(jī)，大部分電機(jī)都有兩種類型，定子套轉(zhuǎn)子，或者轉(zhuǎn)子套定子，主要差異體現(xiàn)在性能上，如果是外轉(zhuǎn)子，那轉(zhuǎn)矩效果好一些，更容易散熱，如果內(nèi)轉(zhuǎn)子，比較適合高轉(zhuǎn)速、輕負(fù)載場(chǎng)景。

交流同步電機(jī)中，一個(gè)最主流的電機(jī)種類，叫永磁同步電機(jī)，新能源汽車中用的最多。所謂永磁，就是永遠(yuǎn)/長(zhǎng)期保持磁性的磁體，也叫硬磁體，不容易退磁。典型的永磁材料就是稀土永磁體，釹鐵硼、釤鈷等，還有鐵氧體永磁。既然是永磁體，電和磁就解決了一個(gè)了，剩下的就是輸入的交流電，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在變化磁場(chǎng)作用下，永磁體和磁場(chǎng)變化同步運(yùn)動(dòng)，因此叫永磁同步電機(jī)。

在交流異步電機(jī)中，用線圈代替了永磁體，兩種典型的纏繞方式，鼠籠式和繞線式。注意了哈，這個(gè)線圈是不需要額外通電的，利用的是電磁感應(yīng)原理，變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電流，進(jìn)而在安培力的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，總是相對(duì)于磁場(chǎng)變化慢一拍，所以叫交流異步電機(jī)。

再講講電機(jī)的第二大類別，控制電機(jī)，顧名思義，主打的是控制功能，不追求力量和速度。典型的兩種電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)用脈沖控制，發(fā)一個(gè)脈沖，轉(zhuǎn)幾格，所以主要應(yīng)用于精密控制。伺服電機(jī)就是能夠靈活控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)快速啟停，可快可慢可停，控制靈活，工業(yè)機(jī)器人里用的多。在伺服電機(jī)中，這幾年因?yàn)槿诵螜C(jī)器人的緣故，特別是靈巧手里用的最多的是空心杯電機(jī)，全稱是直流永磁伺服微特控制電機(jī)，所以是直流電機(jī)、永磁體電機(jī)、伺服電機(jī)、特種電機(jī)、控制電機(jī)……

那空心指的是什么？空心指的是沒有鐵芯，轉(zhuǎn)子的繞組內(nèi)沒有鐵芯，最大的好處就是重量輕、啟停靈活。當(dāng)然有利有弊，我們后面再詳細(xì)分析。

第三講，我們來(lái)看看電機(jī)分類的框架圖，覆蓋了大部分主要的類型，當(dāng)然沒有100%完全覆蓋。

首先電機(jī)分為動(dòng)力電機(jī)和控制電機(jī)。動(dòng)力電機(jī)側(cè)重的是動(dòng)力性能，強(qiáng)調(diào)的是大功率輸出和驅(qū)動(dòng)能力，主要應(yīng)用于汽車、工業(yè)裝備、家電等。

控制電機(jī)側(cè)重的是高精度控制屬性，控制的對(duì)象包括高精度轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)位置或輸出扭矩，主要應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、人形機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、精密儀器等。

我們先看動(dòng)力電機(jī)，又分為旋轉(zhuǎn)電機(jī)和直線電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)是主流類型比較常見，而直線電機(jī)接觸的少，可以直觀想象一下，把一個(gè)蛋糕卷，沿著半徑切開，然后鋪平，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就變成了直線運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，又分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，這個(gè)是根據(jù)如輸入電流的屬性來(lái)區(qū)分，AC還是DC。

直流電機(jī)中又分為有刷和無(wú)刷，這里的有刷無(wú)刷指的是電刷，一個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)件。上一節(jié)視頻講電機(jī)原理的時(shí)候，電和磁必須有一個(gè)要變化，才能持續(xù)旋轉(zhuǎn)，所以直流電機(jī)中，需要把輸入的直流電，切換成矩形交流電，電刷就是起到這個(gè)作用。而無(wú)刷，則是去掉了機(jī)械的電刷，通過(guò)電子電路的電控方式，實(shí)現(xiàn)直流變交流。

總結(jié)一下，只要提到有刷無(wú)刷，就是直流電機(jī)，需要通過(guò)電刷來(lái)實(shí)現(xiàn)直流變交流。

再看一下交流電機(jī)，目前最主流的動(dòng)力電機(jī)類型，首先分為交流同步電機(jī)和交流異步電機(jī)，這里的主要差異是同步和異步，指的是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)和定子磁場(chǎng)的變化，是否同步，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速步調(diào)一致，就是同步，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速步調(diào)慢一拍，就是異步。

這兩個(gè)差異主要體現(xiàn)在原理上，同步電機(jī)主要是通過(guò)磁力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而異步電機(jī)主要通過(guò)磁感應(yīng)和安培力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，先電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，再通過(guò)被安培力驅(qū)動(dòng)，會(huì)慢一拍。

總結(jié)一下，只要提到同步異步，就是交流電機(jī)，驅(qū)動(dòng)力的原理不同。

電機(jī)的種類五花八門，讓大家眼花繚亂，不同下游的應(yīng)用對(duì)電機(jī)的功能、性能要求不一樣，本來(lái)這一期視頻，應(yīng)該講一講電機(jī)的種類。我覺得還是先把電機(jī)的基本原理給大家介紹一下。所以調(diào)整了一下順序。

電機(jī)的基本技術(shù)原理，其實(shí)高中的物理知識(shí)就能覆蓋，左手定則，右手定則，左手右手一個(gè)慢動(dòng)作，高中電磁差不多。我通俗概括了一下，兩大電磁原理，兩大轉(zhuǎn)矩原理，三個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)和構(gòu)造特點(diǎn)。

首先電磁原理，電機(jī)要轉(zhuǎn)動(dòng)，既要有電，也要有磁。電生磁，磁感電，這是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的基本原理。第一個(gè)，電流磁效應(yīng)，就是電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，不管直導(dǎo)線還是螺旋導(dǎo)線，還記得右手螺線管定則吧。第二個(gè)，電磁感應(yīng)，就是導(dǎo)線切割磁力線，或者閉合導(dǎo)線圈內(nèi)磁通量發(fā)生變化，就能夠產(chǎn)生電勢(shì)和電流，這個(gè)需要用到右手定則，大家回憶一下，怎么切割磁力線。雖然電磁感應(yīng)主要應(yīng)用于發(fā)電機(jī)，但是某一款電動(dòng)機(jī)也會(huì)應(yīng)用到這個(gè)原理，誰(shuí)知道？評(píng)論區(qū)打出來(lái)，后面我們?cè)僭敿?xì)介紹。

好了，電和磁都有了，那么我們接下來(lái)看看電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的，電動(dòng)機(jī)要轉(zhuǎn)起來(lái)，肯定是有力的作用，我們來(lái)看看兩大轉(zhuǎn)矩的原理。

第一個(gè)是安培力，就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受力，對(duì)應(yīng)的是左手定則，有磁場(chǎng)了，有電流了，就可以動(dòng)了，這是某款電動(dòng)機(jī)工作原理之一，評(píng)論區(qū)可以打出來(lái)。

第二個(gè)是磁力，很簡(jiǎn)單，同性相斥、異性相吸，兩個(gè)磁體相互排斥吸引，也能動(dòng)起來(lái)，這也是電機(jī)工作原理之一。

不同的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)因素，也是區(qū)分電機(jī)類型的一個(gè)維度。

那最后再看看我歸納的運(yùn)轉(zhuǎn)和構(gòu)造特性，“一定一轉(zhuǎn)” 、“有電有磁”、 “一固一變”。“一定一轉(zhuǎn)” ，就是所有的電機(jī)都是有定子有轉(zhuǎn)子，定子保持不動(dòng)，轉(zhuǎn)子可以旋轉(zhuǎn)，形成了旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件。“有電有磁”，上面提到了，電生磁，磁感電，電有直流和交流之分，磁有永磁和勵(lì)磁之分，這也是區(qū)分電機(jī)類型的一個(gè)維度，劃重點(diǎn)，后面要考。“一固一變”，就是說(shuō)電和磁，至少有一個(gè)是變化的，才能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，如果用的永磁體，磁場(chǎng)穩(wěn)定，那電流就得變化，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，才能產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，否則穩(wěn)定磁場(chǎng)+直流電，雖然能動(dòng)，但只能動(dòng)一下，就穩(wěn)定了，也轉(zhuǎn)不起來(lái)。雖然我們說(shuō)的直流電機(jī)，直流電+永磁體，也得通過(guò)電刷，將直流電調(diào)整成矩形交流電，才能驅(qū)動(dòng)電機(jī)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)，所以本質(zhì)上也算交流電機(jī)，這個(gè)我們后面講每個(gè)電機(jī)類型的時(shí)候再詳細(xì)討論。

今天我們展開講講電機(jī)，主要講基本原理，如果你分不清直流電機(jī)、交流電機(jī)；有刷無(wú)刷、同步異步，永磁勵(lì)磁，空心鐵芯，這些眼花繚亂的名字，建議大家花幾分鐘時(shí)間聽聽這一系列課程，我講的可能不專業(yè)，但盡量通俗易懂，因?yàn)槲乙膊皇翘貏e懂，大家惺惺相惜互相進(jìn)步吧。

為什么講電機(jī)，首先電機(jī)是未來(lái)大趨勢(shì)，肯定是主流的動(dòng)力和控制的能量源，波士頓動(dòng)力大家都知道吧，就是因?yàn)辄c(diǎn)錯(cuò)了科技樹，白白浪費(fèi)了20多年時(shí)間，這不也從液壓方案轉(zhuǎn)向了電機(jī)方案。

電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，幾乎所有的動(dòng)力和控制都離不開電機(jī)，但下游的需求又變化多端，對(duì)電機(jī)的類型和能力有不同的要求，所以也衍生出了五花八門的電機(jī)種類，大家眼花繚亂也是情理之中。

我前幾天帶孩子去北京郊區(qū)，近距離觀察風(fēng)力發(fā)電機(jī)，當(dāng)時(shí)發(fā)視頻問大家，風(fēng)機(jī)有幾個(gè)自由度，雖然風(fēng)機(jī)是發(fā)電機(jī)，但大風(fēng)車也需要電機(jī)控制，調(diào)整風(fēng)機(jī)方向、葉片轉(zhuǎn)角，稍微注意一下，還經(jīng)常能聽到咯吱咯吱的轉(zhuǎn)動(dòng)聲。

電機(jī)的影子無(wú)處不在，從早期的工業(yè)領(lǐng)域，像工業(yè)機(jī)器人用的伺服電機(jī)，到前幾年大熱的新能源汽車，主流的永磁同步和交流異步電機(jī)，到最近幾年風(fēng)口上的eVTOL、人形機(jī)器人，都各自需要不同類型的電機(jī)。

而且最重要的是，由于都是新興的裝備或者設(shè)備，像evtol、人形機(jī)器人，現(xiàn)有的電機(jī)極有可能沒法滿足新生事物的要求，需要定制，就像eVTOL電機(jī)，需要極大的功率密度，良好的散熱能力，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)國(guó)外都沒有很好的解決這個(gè)問題。像靈巧手用的空心杯電機(jī)，既要小巧靈活，還得有力量。所有這些都得，不斷研發(fā)新型的電機(jī)來(lái)適配。新興起來(lái)的扁線電機(jī)、無(wú)框力矩電機(jī)、非晶電機(jī)、混磁電機(jī)、無(wú)稀土電機(jī)、高溫超導(dǎo)電機(jī)等等。

所以這是一個(gè)值得關(guān)注的方向，也是一個(gè)比較好的投資方向。

步日欣，創(chuàng)道硬科技創(chuàng)始人，北京郵電大學(xué)經(jīng)管學(xué)院特聘導(dǎo)師，浙商證券研究院專家，兼任多家投資機(jī)構(gòu)投委。電子工程本科、計(jì)算機(jī)碩士學(xué)位，具有證券從業(yè)資格、基金從業(yè)資格，擁有IT研發(fā)、咨詢、投融資十五年以上經(jīng)驗(yàn)，關(guān)注投資領(lǐng)域?yàn)?a target="_blank">半導(dǎo)體、智能制造、新能源等，通過(guò)“科技創(chuàng)業(yè)營(yíng)”培訓(xùn)上千家創(chuàng)業(yè)企業(yè)，并輔導(dǎo)幾十家科技企業(yè)完成股權(quán)融資。