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磁性材料市场发展趋势及金属软磁粉芯在新能源汽车领域的应用前景
发布:2023-11-20


 摘要

随着磁性材料制备技术的不断完善和新能源汽车的发展,磁性材料市场有望进一步增长。金属软磁粉芯和超薄硅钢是磁性材料市场的主要竞争品种,其中金属软磁粉芯具有优异的热稳定性和体积小的特点,将成为未来高频器件领域的主流选择。在新能源汽车市场中,永磁铁氧体和稀土永磁将会共存,并且随着技术的不断进步,它们的应用范围也将会不断扩大。



正文

(文章篇幅较长,请耐心查看~)


磁材行业技术路线升级包括稀土永磁、铁氧体、非晶纳米晶等。稀土永磁可替代永磁铁氧体,但价格高、热稳定性差。硅钢用量最大,未来超薄硅钢将蚕食非晶带材市场。金属软磁粉芯是增速最快产业,市场规模已接近非晶纳米晶,未来发展空间巨大。消费电子增长,磁粉是未来核心关注点。非晶粉末被列为卡脖子技术,未来投资重点关注低损耗的非晶粉末而非带材破碎粉。



永磁技术路线分为稀土永磁和永磁铁氧体。稀土永磁可以替代永磁铁氧体,但价格高、热稳定性差。永磁铁氧体便宜,用于家电等中低端领域。第三代稀土永磁钕铁硼价格上升,钐钴的用量开始提升、市场不断扩大。未来随着新能源汽车的发展,钐钴的增加可能更快。


软磁技术路线包括硅钢和非晶纳米晶。硅钢是磁性材料用量最大的,用于电机、电力装备。技术上是超薄硅钢、高硅钢,为了降低涡流损耗、用在高频器件上。非晶带材、纳米晶带材在国内炒得热,但在欧美用量并不大。非晶在国内目前产能过剩,行业向头部企业集中,云路、安泰,日本日立。非晶纳米晶用在互感器上,用量稳中有升,可用在手机无线充电上,但规模不会出现大幅增长。


铁氧体是氧化物,价格便宜、电阻率高,用在高频器件上。MHZ、GHZ用的都是铁氧体。缺点是居里温度低(热稳定性差、温度一高磁性衰减严重),饱和磁通密度小,体积会偏大,与未来微型化趋势相悖。


金属软磁粉芯是未来电气化趋势提升、高频趋势会继续的产业。金属软磁粉芯分类(按应用):几Khz到几百Khz领域,包括新能源汽车、逆变器、数据中心均为高速成长行业。未来开关频率提升,选择只有铁氧体和金属软磁粉芯,但铁氧体热稳定性差、器件体积较大,更好的选择是金属软磁粉芯。金属软磁粉芯是目前增速最快的产业,预计市场规模已和非晶纳米晶接近,30-40亿美金,但考虑到新能源刚起步,未来发展空间巨大。目前金属软磁粉芯销售额过亿的国内只有2家铂科和东睦科达,瑞德22年有望过亿。


消费电子如手机、平板,在Mhz频段,用的是贴片式磁性元件,核心是磁性材料。新能源赛道上做磁性元件的公司,如京泉华、可立克、伊戈尔是外购磁性元件再组装,核心技术是装配、加工和磁路设计。对贴片式磁性元件,如顺络、麦捷核心技术除了贴片电感制造外就是磁性材料。随着消费类电子增长,磁粉是未来核心关注点。


非晶粉末被列为卡脖子的技术,高频方向上,未来投资重点关注低损耗的非晶粉末而非带材破碎粉。非晶相对硅钢的优势是电阻率高、涡流损耗低,但用量未大幅提升。未来超薄硅钢等做起来,会蚕食非晶带材的市场。


硅钢是磁性材料用量最大的,包括电机、电力装备。技术上是超薄硅钢、高硅钢,为了降低涡流损耗、用在高频器件上。硅钢做起来,对非晶带材伤害较大,未来超薄硅钢等做起来,会蚕食非晶带材的市场。


磁材行业技术路线升级包括稀土永磁、铁氧体、非晶纳米晶等。稀土永磁可替代永磁铁氧体,但价格高、热稳定性差。硅钢用量最大,未来超薄硅钢将蚕食非晶带材市场。金属软磁粉芯是增速最快产业,市场规模已接近非晶纳米晶,未来发展空间巨大。消费电子增长,磁粉是未来核心关注点。非晶粉末被列为卡脖子技术,未来投资重点关注低损耗的非晶粉末而非带材破碎粉。



金属软磁粉芯替代硅钢在高频电机上的应用是未来的发展方向,但产能紧张。稀土永磁已接近理论极限,未来发展方向是表面防护+降本。硅钢将侵蚀非晶市场,但超硅钢技术突破后价格将下降。除金属软磁粉芯外,其他永磁、软磁供给过剩。龙磁销售做得好,但稀土永磁价格影响其高端品。铁氧体用量会继续提升,但不是做动力电机。



永磁未来的发展方向是表面防护+降本。国内外学术派一直在致力寻找第四代稀土永磁,但一直未成功,目前在性能提升上处在长期停滞状态。现在不致力于提升磁性能(已接近理论极限),而是做表面防护(以前是电镀污染高)+降本(减少重稀土等高成本品用量)预计未来稀土价格持续提升,钐钴将会取代一部分钕铁硼的市场。


软磁方面国内突破超薄硅钢技术后,硅钢将侵蚀非晶市场。超硅钢方面,日本已经做出来,但因为国内还未做出来,所以日本卖的价格比较贵。未来一旦国内一旦突破超薄硅钢的技术,其未来价格将会下降,可能会抢走很多非晶的市场。


金属软磁粉芯替代硅钢在高频电机上的应用。硅钢最大的用量在电机上,国外现在已经用金属软磁粉芯替代硅钢作为电机的定子(MC电机),磁路重新设计后可以大幅减小体积、用在大电极上且保持较低的磁路损耗。法拉利、奔驰和部分超跑已经用上该技术。其频段在1Khz以下,和新能源汽车的不一样,做的最好的是欧洲的赫格纳斯。


电机是硅钢最大的市场,未来金属软磁粉芯替代硅钢的空间非常大,但这部分替代主要在高速电机上,如新能源汽车轮毂、家电的洗碗机破壁机和机器人手臂。


铂科的产能即使扩张后依然紧张,永磁等的竞争环境会恶化?金属软磁粉芯的竞争格局为何会更好?未来产能紧张的状况预计会持续多久?;


是的。国内从业人员很多,只要投的钱多就能挖到人。如非晶,安泰是业内黄埔军校,人员被挖了个遍,但公司自身造血能力强,又培养了一批。粉芯则不然,找个本科生就比较困难。对龙磁,收入有60%是来自车,对新能源车公司其产品是否为刚需?永磁铁氧体是好的赛道?


龙磁的销售做的很好,在海外占比很高。新能源、传统车上小的电机,如玻璃升降、座椅调节也会用铁氧体。但高端品,对减重、功率密度要求高则会用稀土永磁,但也要看稀土永磁价格。土耳其宣布发现大量稀土若导致稀土价格下降,对永磁铁氧体来说则是利空。


未来随着新能源汽车市场规模不断增加,铁氧体用量会继续提升,但不是做动力电机(电机还是集中用稀土永磁),因为其功率密度不够。低端车上会用铁氧体,主要看整车成本控制。


目前国内从业人员越来越多,但多停留在实验室、写论文阶段,随着国内从事该领域研究的人越来越多,预计23年后技术积累将提上来。除金属软磁粉芯外,其他的永磁、软磁是否供给过剩?传统赛道很容易产能过剩?



金属软磁粉芯行业存在抢份额的情况,但铂科不会采取价格战策略。绝缘包裹、磁路设计和磁粉研发是企业发展的重点。海外公司产能肯定不小,国内主要看各公司的压机吨位。芯片电感是新技术,铂科是该领域唯一供应商,但推广需要时间。



金属软磁粉芯行业存在抢份额的情况,但铂科不会采取价格战策略。对金属软磁粉芯以外的行业,大家的定位已经清晰,不太可能出现降价抢份额的情况,很多情况下客户关系并非降价来维护。预计抢份额还将持续1年左右,但铂科不会降价抢份额。


一方面是其也上市公司,要维持一定的利润率,另一方面,公司也不需要借助降价抢份额,反而是排在其后的公司,技术不行要通过降价抢份额。业内部分上市公司营收高但毛利率很低,就是通过降价抢份额,但这种抢并没有占有高端市场反而都在低端市场,瑞德也是采取不降价战略,因为现在的市场足够大。


对新能源市场,真的能达到要求的就3家,他们在去抢份额也没多大意义,挤不死对手。对金属软磁粉芯企业,低价抢份额的情况最多在维持1年多时间,慢慢的企业会发现这样做没有意义。


绝缘包裹是制备工艺中最核心的工序之一,但其性能由磁粉决定;磁路设计是磁芯做出后,磁环定制的核心。这三块要看企业的发展进度,对新进入者,绝缘是其关注的重点,对从业10年以上的公司,绝缘不是难点,磁粉研发是其重要关注点。


同样的磁性材料,做成器件后能否发挥关键优势取决于磁路设计。目前行业内具有磁路设计能力的是铂科和瑞德,本身磁路设计该是器件厂而非粉芯厂来做的事,如可立克、京泉华、伊戈尔来做,我们做是为终端厂提供附加服务。而龙磁、东磁则会在绝缘上需花费更多精力。


海外公司具体产能没有数据,欧美市场全是海外公司供应,铂科虽是国内老大但海外出货也才百万级,欧美市场主要是CC(NO.1)、MAGNETIC、ARNOLD,国内市场上施耐德、维谛用到的也还是国外的产品。总体预计海外公司的产能肯定不小,铂科并未占有多少份额。


国内,压机(做粉芯的大吨位压机)超过100台的就铂科、科达,瑞德22年将扩到100台,国内其他公司在十几台左右。主要看各公司的压机吨位,以400吨为门槛,浙江不少公司压机在300吨甚至200吨以下,他们主要用来制作PC电源中的磁环。在新能源、光伏、数据中心领域,则要看400吨以上的压机台数。现在上司公司并未没钱买压机,而是技术达不到、买完设备也无法生产合格品。


芯片电感是新技术,铂科是该领域唯一供应商,但推广需要时间。方向方面,芯片电感和贴片式电感差别是饱和磁密高、可用在大功率上,传统的贴片电感很大,像顺络、麦捷、风华。铂科闯入该领域,优势是芯片电感是粉芯技术,对原先行业龙头是冲击,对他们而言粉芯是技术壁垒。对终端厂而言,新技术推广需要时间,芯片电感最初由华为推广,因为铂科是华为粉芯最大供应商,这块华为交给铂科来做。但芯片电感在华为内部也未全部推广,毕竟是新技术,另外该领域只有铂科一家供应商,对客户来讲风险很大。粉芯厂家这块也能做,但是需要的资金很大,不会贸然去做。



龙磁软磁业务计划上下游全做,从粉到压制、电感线圈都做。技术角度,软磁的制备技术气雾化、水雾化和球磨破碎在不同场景还是不同需求下使用。软磁粉芯最佳应用场景在高功率产品上,但需突破低频领域的技术挑战。国内企业需加强MC电机磁路设计研究,以抓住500亿市场机遇。



龙磁计划上下游全做,从粉到压制、电感线圈都做。然而,单一供应商对任何一家厂商来说都不允许,即使和客户关系再好,客户也不会拿自己供应链开玩笑。


非晶粉芯由云路推起来、铁硅由铂科推起来,云路之前在也曾尝试上下游全做(非晶粉芯和变频空调中的铁硅粉芯是两条并行技术路线),云路是器件厂、也是家电领域的最大的磁原件配套厂商之一。最终结果是非晶粉芯在家电领域很快被替代掉,云路在磁原件的竞争对手拒绝使用非晶粉芯,因为他们一旦使用则在磁原件领域相比云路将不具备成本优势。


软磁的制备技术气雾化、水雾化和球磨破碎在不同场景还是不同需求下使用。三种方法做出的产品形貌不同,气雾化做出的产品是形状较好的球形粉末,水雾化方法是类球形,也有尖锐的边角,球磨破碎法则是完全不规则形状,有很尖的棱角。成本上看,气雾化成本最高,单炉产量有限、雾化介质氮气成本也较高。


软磁粉芯最佳应用场景在高功率产品上,但注意到也有厂商在拓展消费电子、电机等低频领域。金属软磁粉芯用在低频领域是其最大的挑战,因其在高频上电阻率高,但其提高电阻率主要是借助绝缘层隔开,但同时隔开了磁路、降低了磁导率、增加了磁滞损耗。低频下涡流占比小、磁滞损耗占比高,此时如何在低频下减薄绝缘层、降低磁滞损耗是用在低频上的技术挑战。


成本居中的是水雾化,生产设备与气雾化相同,但介质是水;最便宜的球磨,可连续生产、也不需要介质。气雾化铁硅铝和球磨铁硅铝每吨价格差5,000元左右,气雾化单吨价格在1.9万2万,球磨则是1.4万1.5万/吨。性能上看,性能最好的是气雾化的粉末。用量上看,气雾化、球磨破碎发的粉末用量较多,水雾化的较少主要用在消费类/非晶的粉末。气雾化多用在中大功率,球磨用在中小功率上,中功率上可通过磁路设计改善。


华为的技术路径是气雾化,依靠规模降低成本。阳光电源则是基于球磨法+磁路设计缩小与气雾化的差距。未来到大功率时,磁通密度较高的芯柱会选择气雾化粉末,上下盖则选择球磨粉末,最大限度降低成本。


目前国内MC电机技术储备和国外差别在磁路设计(国内并未基于粉芯仍停留在硅钢上),材料其实可以从赫格纳斯买(目前材料厂主要集中在欧美的公司),但问题是国内电机企业不懂MC电机磁路设计。国内企业并未投入精力在做这块的研究,但是在国外已经成熟,预计以后国内也会慢慢兴起。电机用的磁性材料市场规模,至少是500亿的市场。现在硅钢在国内的市场是1,300亿,其中3/4用在电机上。


一旦突破低频领域的技术挑战,软磁粉芯市场规模会呈现井喷式的增长未来在低频上保持高电阻率的同时实现高磁导率、低磁频损耗。目前在实验室里,高电阻率提升已经实现。国内企业需加强MC电机磁路设计研究,以抓住500亿市场机遇。


文章来源:石化行业走出去联盟

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