重点内容速览：
1. 无人机电机市场格局
2. 电调市场格局与产业链
3. 主流MCU供应商与产品
4. 功率器件要求与供应商
5. 栅极驱动器要求与供应商
动力系统是低空飞行器的“心脏”将直接影响整机的运行效率、可靠性、载荷负重、续航能力、使用寿命等核心指标。一般来说，动力系统包括电机、电调（电子调速器，Electronic Sped Cotoller，ESC)、螺旋桨和电池。由于电池我们已经在能源系统中有分析，此报告只分析不含电池的动力系统。
目前纯电无人机和eVTOL飞行器当中，无人机的市场更大，eVTOL还处于发展前期，市场规模还没有起来。而随着无人机应用场景从消费级向工业级拓展，动力系统的市场规模持续快速增长的同时，要求也变得更高。
据市场调研机构弗若斯特沙利文统计，全球民用无人机电动动力系统（不含电池）行业的市场规模2019年为43.11亿元，到2024年增长到了103.08亿元，预计2029年可达215.93亿元，2024~2029年复合增长率为15.94%，市场规模有望翻倍。其中，工业级领域年复合增长率更高，为19.07%，可见无人机动力系统市场的广阔发展空间。
从对于市场参与者来说，目前动力系统的供应商主要有两类，一是垂直整合厂商，比如大疆创新；另一类是专业动力系统供应商，比如好盈科技、Maxon、三瑞智能、乾丰模型等。
从市场格局来看，除了大疆创新会主要采用自己的动力系统之外，全球绝大部分的无人机厂商会选择三瑞智能、好盈科技、Maxon等第三方供应商的电机、电调、螺旋桨等动力系统产品。根据弗若斯特沙利文的数据，2024年，全球民用无人机动力系统（不含电池）市场中，大疆创新一家独大，占了43.2%，三瑞智能占比7.1%、好盈科技占3.3。前5大厂商共占了57.8%的市场份额。此外，还有中山朗宇、T-Motor、APC公司、Scorpion公司也都有动力系统产品提供。
无人机电机市场格局
电机，俗称“马达”，其作用是将电能转化为机械能，带动螺旋桨旋转。对于无人机来说，使用的电机主要有两类，即有刷电机和无刷电机。不过在低空飞行器领域，目前主流的路线是永磁同步电机（PMSM）和外转子无刷直流电机（BLDC）。
由于无刷电机的防尘防潮性能更好，效率更高、寿命更长，而且几乎不用维护，因此成为了无人机动力系统的最佳选择。目前主流的无人机电机供应商主要有Tiger-MOTO、三瑞智能、T-Motor、Maxon、Nidec、博世、西门子、卧龙电驱、长鹰信质、银燕、朗宇、Scorpion、EU Motors等。
对eVTOL而言，目前产业仍处于产业化初期，商业化运营与产品量产进程还在推进中。因此，eVTOL电机产品也处于早期研发和合作阶段。目前eVTOL电机面临着功率密度、性能稳定性，以及热管理等多方面的挑战。具体来说，eVTOL电机需要在有限空间和严格重量限制下实现高功率输出，以提升飞行性能，并弥补当前电池技术的能量密度短板；同时还需要确保在垂直起降、悬停、巡航等全飞行阶段，以及高低温、高湿度、振动等复杂环境条件下保持稳定的扭矩输出、高效率和低噪声特性；另外，高功率密度所带来的温升问题也需要新的热管理方案加以解决。
从电机拓扑和结构优化方面，现在eVTOL存在多条技术路线并行发展的格局：一是径向磁通永磁同步电机凭借扭矩平稳、高效率和低噪声等优势，以及在技术成熟度、制造成本控制和规模化应用适配性等方面的优势，成为了行业主流选择；二是轴向磁通永磁同步电机凭借紧凑的结构和高功率密度优势，成为了未来eVTOL电机轻量化、薄型化、高功率应用场景的理想选择；三是高温超导电机的理论功率密度可超过25kW/kg，是传统电机的3~5倍，是未来动力系统的发展方向，不过由于高温超导材料的高成本，商业化之路还比较遥远。
在供应商方面，EMRAX（奥地利）、赛峰（法国）、MagniX（美国）、Rolls-Royce（英国）、Nidec（日本）等国际主流电机制造公司可提供航空电机产品；卧龙电驱、天津松正、蓝海华腾、英博尔、三瑞智能、迈吉易威等国内电机企业也可以提供相关产品。
电调市场格局与产业链
对有刷直流电机来说，直接供电就能工作，但这样无法控制其转速。如果想控制转速就需要调节供电电压的大小。而对无刷直流电机来说，需要先将电池提供的直流电转化成三相交流电，才能让电机转动，也需要通过改变电压输出来控制电机的转速。
因为低空飞行器的电机是在高电流（比如10A~20A）下运行的，但飞控系统是一个在低电压和低电流下运行的子系统，无法直接控制电机，所以需要一个专门的控制器来控制电机的转速和转向，这个控制器就是电子调速器，即电调。
也就是说，电调的核心作用就是接收来自飞控系统的指令，将电池提供的高压直流电精准地转化为驱动无刷直流电机所需要的三相交流电，并精确控制电机的转速与转向。其性能直接决定了飞行器响应的灵敏度、飞行的平稳性，以及能源的利用效率。
在低空飞行器，特别是多旋翼无人机和eVTOL中，电调必须具备极高的响应速度，以确保飞控系统能够在每个飞行阶段对电机进行快速控制，从而增强飞行控制的稳定性和精准度。同时，为了最大限度地提高效率，电调的控制算法需要与所驱动的电机特性进行深度适配，无论是在悬停，还是高速飞行状态下，都能实现最优的能量转换。
与电机类似，eVTOL对电调也提出了更为严苛的航空级要求，包括：
- 高可靠性与冗余设计：为满足航空安全标准，电调系统通常需要具备冗余备份机制。
- 高效热管理：在高功率输出下，需采用先进的冷却技术（如液体冷却），以确保性能稳定。
- 轻量化与高功率密度：在严苛的重量和体积限制下，实现高效的功率转换。
在供应商方面，民用无人机动力系统市场的电调产品主要有大疆创新等垂直整合厂商，以及Nidec、MagniX、Magicall、Tiger-MOTO、好盈科技、三瑞智能、迈得机电、天空创新、智鸥驱动、小德动力、弦动科技、中特威科技、海科技术、华浦电子、雄才科技、富莱欧电子、飞翼创新、艾克斯瑞科技、飞盈佳乐、飞翼电子、卧龙电驱、天津松正、蓝海华腾等。
无人机的电机运行速度必须按照无人机的重量和螺旋桨的尺寸来确定，以便产生无人机飞行所需的升力。为无人机设计的典型BLDC电机具有低电感、低电阻、两到八个极对、1kHz或更高的电气频率等特性。为了驱动此类电机，目前主流的方式有两种，分别是硅基IGBT和硅基MOSFET。大概的结构框图如下图所示，包括控制器（一般是MCU）、栅极驱动器、MOSFET或IGBT等功率器件，再加上电流传感器或角度传感器等。如果是有刷直流电机，或者一般的BLDC电机会采用无传感器的方案，不过此时对MCU的性能要求将会更高。
主流MCU供应商与产品
MCU作为电调的“大脑”，负责接收和解析飞控系统下达的指令、执行复杂的电机控制算法（如磁场定向控制FOC），并生成PWM信号。为满足电机控制需求，这类MCU通常基于Arm Cortex-M内核（如Cortex-M0或M4），并集成了专门用于三相电机驱动的PWM生成单元，以及用于连接霍尔传感器或编码器的位置接口。
- 英飞凌的XMC1000&4000、PSoC4&6、AURIX、TRAVEO II、iMotion等系列；
- ST的STM32G4系列、STM32F4系列、STSPIN32G4系列、Stellar E/P/G系列；
- TI的C2000实时控制系列MCU产品，如TMS320F28P65x，以及基于新型C29x内核的F29H85x系列等；
- Microchip的dsPIC33CH系列；
- 瑞萨电子的RA系列（基于Arm Cortex-M）和RX系列（瑞萨自有RX内核）MCU，以及专门的电机控制MCU，比如R5F572MDDDBG#20、R7S910007CBG#AC0、R7S910035CBG#AC0、R9A07G044L23GBG#BC0+、 RAA215300A2GNP#HA0系列；
- 恩智浦的i.MX RT系列跨界MCU（结合了Arm Cortex-M内核的实时性与应用处理器的性能）、S32K3系列、S32M2系列、S32G2系列、S32G3系列等；
- 小华半导体的HC32F030、HC32F448系列；
- 兆易创新的GD32E23xx系列；
- 极海半导体的APM32系列电机控制专用MCU/SoC；
- 雅特力的AT32F4系列；
- 峰岹科技的FD6288系列等。
功率器件要求与供应商
功率器件方面，主要包括IGBT、MOSFET、以及新兴的GaN和SiC器件等。由于硅基IGBT的开关速度较慢，适合低速开关应用，当开关频率超过16kHz时，通常不会使用它；而硅基MOSFET在电机驱动中更具优势，其高速及其他特性非常适合复杂的电机驱动方案。特别是近几年来，随着新一代硅基MOSFET显著降低了漏极-源极导通电阻Rds_on，极大限度地减少了传导损耗，从而实现了功率密度的大幅提升，让MOSFET的驱动功率密度达到了与IGBT相同的水平。
因此，现在电机驱动中所使用的功率器件以硅基MOSFET为主，比如安森美的N沟道MOSFET产品NVTFS027N10MCL，采用了先进的Power Trench工艺设计，经过工艺优化，实现了极低的导通电阻，实现了极低的传导损耗，同时还保持了优异的开关性能；英飞凌的OptiMOS、StrongIRFET也常常用于低空飞行器的电调产品当中。
供应商方面，IGBT的海外供应商有英飞凌、富士电机、三菱电机、安森美、东芝、ST等；国内的供应商有士兰微、斯达半导体、比亚迪半导体、宏微科技、中车时代、华润微、安世半导体等；MOSFET的海外供应商有英飞凌、安森美、瑞萨、ST、罗姆、Vishay、Semikron、AOS、Littelfuse、Diodes、MPS、东芝等；国内的供应商有华润微、安世半导体、上海贝岭、士兰微、斯达半导体、立锜科技、矽力杰、新洁能、捷捷微电、东微半导体、微碧半导体、瑶芯微等。
此外，值得注意的是，随着GaN和SiC等第三代半导体技术的逐渐成熟，GaN HEMT与SiC MOSFET开始应用于低空飞行器的电调产品当中。目前，已经有厂商推出了基于GaN HEMT的电调解决方案。至于SiC MOSFET已经大规模在汽车电驱产品中应用，现在有不少在研的eVTOL电调产品开始采用SiC MOSFET产品。
在GaN产品方面，供应商有TI、ST、英飞凌、纳微半导体、英诺赛科、镓未来、氮矽科技、EPC、安世半导体、罗姆、PI、瑞萨等。而在SiC MOSFET产品方面，根据公开的信息，无锡利普思半导体的ED3H系列SiC模块通过空客集团电驱供应商进入到了空客的氢能飞行器当中。该系列SiC模块是利普思专为商用汽车和飞行器领域开发，采用半桥拓扑。
据其官网介绍，ED3H尺寸与ED3一致，并且针对SiC器件高频应用的需求优化了门级引脚的设计，方便用户快速实现对ED3-IGBT模块的替换升级，这一升级大幅度降低了系统损耗，并使得用户非常容易地提高电机转速。该模块具有1200V耐压，800A电流，采用了环氧树脂灌封，是车规级产品。
此外，还有不少厂商的SiC MOSFET产品可供选择，比如Wolfspeed的C3M0075120D、罗姆的SCT3080KLHR、英飞凌的AIMW120R080M1、ST的SCTW40N120G2VAG、以及Anbonsemi的AS1M080120P等都是1200V耐压的SiC MOSFET产品，且基本都有车规级系列可供选择。据了解，有些eVTOL电调方案商已经在采用这些SiC MOSFET产品来设计其电调产品。
栅极驱动器要求与供应商
栅极驱动器介于低压主控MCU和高压功率模块（MOSFET）之间，它负责将MCU的微弱PWM信号（3.3V/5V），放大为足以快速、可靠地开关MOSFET的强驱动信号。它通常会继承欠压锁定（UVLO）、直通保护和自举二极管功能。为了简化设计，并缩小尺寸，市场上也出现了将MCU与三相智能栅极驱动器集成在单一芯片内的解决方案。栅极驱动器的供应商很多，比如TI、ST、英飞凌、ADI、圣邦微、思瑞浦等。
此外，虽然现在比较流行无传感器的电调方案，但一些高端电调产品还是会用到电流传感器、位置传感器和温度传感器，以实现更精确的控制和保护。
结语
总的来说，不论是电机，还是电调，未来的发展趋势仍然是小型化。即使无刷技术已经成熟，最终的目标还是减小尺寸和重量的同时，保持高性能。也就是说，未来电机的功率密度将会继续提升，芯片会越来越集成，而SiC MOSFET与GaN HEMT将会在中高功率电调中落地。电机、电调、以及飞控一体化平台会向模块化、即插即用方向演进。
注：文中橙色标注的品牌均为中电港代理线，有意向咨询者请在芯查查公众号后台回复【客服】，添加芯查查客服“芯妹”进行问询。
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