汽车磁材行业报告：景气下游叠加头部企业产能扩张，磁材赓续前行
报告出品/作者：华金证券、刘荆
以下为报告原文节选
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一、 新能源汽车是磁材的关键下游
新能源汽车的蓬勃发展给磁性材料带来巨大的发展空间。我国新能源汽车销量从 2016 年的的 50.7 万辆提高到 2021 年的 352.1 万辆，年均增长率达到 47.34%，2022 年 1-9 月实现销量387.7 万辆，已超过去年全年销售量, 9 月新能源车零售渗透率首次突破 30%，我国新能源汽车产业发展已进入规模化快速发展的新阶段。 无论从关键磁材未来的下游占比还是增长率来看，新能源汽车领域的发展都举足轻重 ，影响深远 。磁性材料作为关键电子元器件的基础核心材料，大量应用到了汽车电机、车体、车身底盘和信息部件的各个方面，在汽车工业的发展中扮演越来越重要的角色。据统计，汽车部件通常有 2 万左右，其中磁性部件多达数千个。
电动化尚未止步 ， 智能化犹有可为 。新能源汽车上半场主要围绕电动化进行，我们认为电动化更多的是围绕市场需求提高性价比，降本增效展开， 磁材作为电动化不可或缺的一部分肩负着提高能效 ， 降低成本的重任。一方面，企业需要改进现有磁材的性能或是研发新一代磁材，提高饱和磁通密度、矫顽力、电阻率等关键指标，从而提高汽车能量的利用率，避免过多的能量损耗，另一方面，磁材制作的电感、电子变压器都是定制性，需要与客户沟通，从材料、工艺、机械生产化等方面探索降低成本的可能性。按照新能源汽车补贴相关政策，2022 年 12 月 31 日补贴将终止，如何降低补贴退坡带来的汽车成本压力等已成为新能源汽车厂商亟需解决的难题。
智能化方面，主要以电动化为基础，需要全车各关键设备能够根据车载处理器要求自行工作，微特电机等需求进一步增加，车联网趋势下，对图像和信息采集、数据传输，数据即时处理等方面的要求会越来越高，因此对磁性器件数量和性能的要求也在提高。
二、 磁材的分类与性能
磁性材料按功能划分，可分为永磁材料、软磁材料和功能性磁材。衡量磁性材料性能的指标主要包括三大系列：稳定性、抗退磁性、抗温性。永磁又称硬磁，指磁性材料在经过外加磁场磁化后不易退磁的磁材，软磁是经过外加磁场磁化后容易退磁的磁材。硬磁和软磁的区别主要在于矫顽力不同，矫顽力较低的软磁易于磁化和退磁，较高的硬磁一经磁化很难退磁。
新能源汽车当中应用较多的磁性材料主要是永磁中钕铁硼永磁、铁氧体永磁和软磁中的硅钢、金属磁粉芯、铁氧体软磁。
永磁中钕铁硼永磁在剩余磁感应强度、内禀矫顽力、最大磁能积均优于其他两类磁体。剩余磁感应强度较大说明电机的力矩大、负载转速高、空载和负载电流小；内禀矫顽力较大，电机在不同环境下较为稳定，工作表现稳定可靠；最大磁能积较大说明产生磁场强度所需要的材料体积越小。
虽然钕铁硼的居里温度较小，在高温下工作表现不佳，但其他三项性能均较优，是当之无愧的 “ 磁王 ”。有研究表明，通过增加 Dy（镝）能明显改善钕铁硼磁体的耐高温性能。
铁氧体永磁技术较为成熟，成本较低，在性能要求相对较低的微特电机领域应用广泛。
软磁中硅钢片和非晶为竞争关系，传统硅钢片在高频下磁导率变小，铁损较大，非晶合金的磁导率则几乎不改变，因此在高频电机如驱动电机和发电机，非晶合金有一定优势，但缺点是薄、脆、硬，成型后冲压加工困难，成本较高，高频下振动噪声大，因此需要开发新的拓扑结构和制造工艺。二者更适合中低频场景。
铁氧体和合金软磁粉芯相互补充又有所竞争，铁氧体饱和磁感应强度低于合金软磁粉芯，在大功率电流下表现不佳，但磁导率低、电阻率高，有利于降低损耗及提高磁芯的工作频率，减小磁芯的体积和质量， 因此铁氧体软磁适用于高频低功场景， 在小电流小功率应用方面始终占主导地位。
合金软磁粉芯结合了金属和铁氧体软磁材料的优势，其电阻率较软磁金属大幅提高，能有效降低涡流损耗，且比软磁铁氧体具有较高的饱和磁感应强度，能满足电力电子器件小型化、高功率密度，高频化，集成化的要求，同时也具有更好的抗机械冲击能力，更宽的工作温度范围（-55℃-200℃)等特点， 在大电流大功率部分会一定程度替代铁氧体软磁，但因存在老化、散热、损耗高等缺陷，在要求大功率小型化的地方应用更广泛。
三、 电机中的磁材—钕铁硼、硅钢居主导地位
(一) 定子和转子是永磁同步电机的关键零部件
新能源汽车中的电机主要包括驱动电机和微特电机两类。
驱动电机能够根据电磁感应定律将电能转换成机械能为电动汽车提供动力，主要由定子、转子、机壳、端盖、连接器、旋转变压器等零部件组成。主流的电机类型主要包括直流电机、交流异步电机、永磁同步电机以及开关磁阻电机。其中永磁同步电机是目前应用最为广泛的电机，普及率达到 90%以上。
与普通电机相比，永磁同步电机使用永磁体取代了转子的励磁绕组，无需通电即可维持磁场，通过调整电压或电阻的方式进行调速，不仅使用的硅钢片、铜等材料更少，更降低了定子、转子的电流损耗和定子损耗。因此， 永磁同步电机具有节能高效、调速性能优越、体积小、重量轻 、结构简单的优点， 但缺点是成本偏高，高位震动可靠性较差， 且温差较大时容易退磁，一般系在 能源汽车使用电机的工作温度通常在 180-200 摄氏度之间，而钕铁硼磁体的居里温度在 340 度左右。
永磁同步电动机 工作原理： 永磁同步电动机 通过 转子绕组的异步转矩实现启动。启动完成后，转子绕组不再起作用，由永磁体和定子绕组产生的磁场相互作用产生驱动转矩。具体来看，当永磁电机的三相定子绕组通入三相交流电后，将产生定子旋转磁场，定子旋转磁场相对于转子旋转在笼型绕组内产生电流，形成转子旋转磁场，此时定子旋转磁场与转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使转子由静止开始加速转动。当转子加速到速度接近同步转速的时候，定子旋转磁场速度稍大于转子永磁磁场，它们相互作用产生转矩将转子牵入到同步运行状态。在同步运行状态下，转子绕组内不再产生电流。此时转子上只有永磁体产生磁场，它与定子旋转磁场相互作用，产生驱动转矩。
定子和转子是电机中的核心部件。定子是电机中静止不动的部分，圆筒内侧缠绕有很多绕组，绕组与外部电源接通，整个圆筒与机座固定在一起。定子由铁芯导磁体（ 硅钢片）和三相绕组（ 线圈在定子内每120度为一个单元，相互对称排列，形成 360 度的圆柱形定子）组成。
转子是定子内部缠有绕组的圆柱体，是电机中的旋转部件，。它们与电动机的动力输出轴连接在一起并同速旋转。定子和转子之间没有任何链接和接触。 转子由永磁体和铁芯导磁体组成，永磁体通常安装在转子铁芯周围，安装方式包括表面凸出式、表面嵌入式和内嵌式。凸出式安装成本较低，内嵌式安装可以在表面制成极靴，改善磁场的线性分布，有助于提高电机本身的功率密度和过载能力。
(二) 微特电机数量最高近百台
微特电机是指原理、结构、性能、作用等与常规电机不同,并且体积和输出功率都很小的电机。汽车用微特电机主要类型有单相异步电机、永磁无刷电机等，由于汽车用微特电机技术 发展重点为高效节能电机，永磁无刷电机 是大势所趋。
一般微特电机的外径不大于 130mm,功率在数百毫瓦和数百瓦之间，主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中，是汽车动力系统的重要组成部分，未来将逐渐取代传统的机械系统，成为汽车的“关节”。
通常情况下，新能源汽车需要配备 1-2 台驱动电机，若干数量微特电机，微特电机使用数量多少与汽车档次成正比，据统计，每辆经济型汽车配备 20 台以上小电机，高级轿车配备 50 台以上小电机，豪华型轿车配备近百台小电机。
微特电机主要应用在以下零部件上；（1） 汽车发动机部件上的应用：主要是在汽车起动机、电喷控制系统、发动机水箱散热器及发电机中的应用；（2）汽车底盘车架上的微特电机，主要应用在汽车电子悬架控制系统、电动助力转向装置（EPS）、汽车稳定性控制系统、汽车巡航控制系统、防抱死控制系统及驱动动力控制系统中；（3）汽车车身部件上的微特电机，主要使用在中央门锁装置、电动后视镜、自动升降天线、电动天窗、自动前灯、电动汽车座椅调整器、电动玻璃升降器、电动刮水器、空调系统、电子车速里程表等；（4）汽车附件上的微特电机，主要应用于吸尘器、充气机、气泵、抛光机、电动座椅按摩器等装置。
(三) 电机核心材料——钕铁硼、硅钢
驱动电机中构成定子、转子的主要材料是高性能钕铁硼（以速凝甩带法制成、内禀矫顽力 Hcj(kOe)和最大磁能积(BH)max(MGOe)之和大于 60 的烧结钕铁硼永磁 ）和无取向硅钢（钢中 Si 含量高于 0.5%、具有特定磁性能的 Fe-Si 或 Fe-Si-Al 软磁合金） ）。 根据我们测算，钕铁硼磁材和硅钢片占电机原材料成本的 30%和 和 20% ，占整车成本的 4.5% %和 和 3% 。
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