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金属软磁粉芯是目前性能最佳的软磁材料

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-04 来源:国金证券研报 浏览次数:37
根据永磁材料的磁性强弱以及发展阶段,永磁材料分为金属永磁、铁氧体永磁和稀土永磁三类。 磁性是物质的基本属性,一切物质都有磁性。我们通常将一经磁化即能保持恒定磁性的材料,称为永磁材料。

软磁材料是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料,易于磁化,也易于退磁,其主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输,广泛用于各种电能变换设备中。软磁材料主要包括铁氧体软磁材料、金属软磁材料以及其他软磁材料。

铁氧体软磁/非晶、纳米晶软磁主要应用领域:无线充电。软磁在无线充电中起导磁降阻、隔磁屏蔽作用。无线充电产业链包含方案设计、电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造环节,软磁材料是无线充电发射和接收两端与线圈相贴合的磁性片状辅材,通常被称为“导磁片”或“隔磁片”。目前无线充电产业软磁材料的选择上,包括铁氧体(锰锌铁氧体、镍锌铁氧体)、非晶、纳米晶均有应用。发射端以铁氧体为主流,一般选用锰锌功率铁氧体材料。接收端在消费电子领域非晶、纳米晶逐渐渗透,对软磁材料的尺寸精度要求较高,大功率仍以铁氧体为主。预计25 年全球无线充电发射端和接收端需求分别为 8 亿只、20 亿只。

国内软磁材料厂商分散,行业壁垒高。国内金属软磁材料供应商较少,仅占磁性材料企业比例 4%,主要为铂科新材、东睦股份、龙磁科技等。铂科新材拥有产能 1.6 万吨,计划24 年达到 5 万吨以上。国内铁氧体软磁材料产能较为分散。我国软磁铁氧体生产商有 200 多家,国内软磁铁氧体产能合计超过 30 万吨,但厂商产能分布较分散,大陆产能达到 3 万吨的公司只有横店东磁和天通股份两家。横店东磁拥有年产能 3.5 万吨,天通股份拥有年产能 3 万吨。技术壁垒: 电感磁性材料行业的生产技术及研发需要足够的理论知识储备,新进入者没有经过多年资金、人才、研发和生产经验的投入积累,很难建立一个完整的核心技术体系,因此对其具有较高的技术壁垒。其次,随着下游需求的变化,对电子元件产生了更新换代的发展要求,从而需要电感磁性材料行业企业具备快速市场反应能力。

软磁材料市场前景广阔,发达国家生产技术领先

目前,在发达国家,软磁材料产业普遍处于较为先进的水平。日本、美国在磁性材料的研发和工艺居于世界领先地位,日本约有 60 家厂商、美国约有 40 家厂商在从事磁性材料的研发与生产。

预计金属软磁行业年增长 30%以上,铁氧体软磁行业未来每年约有15%-20%的增长,发展空间巨大。根据 BBC Research,2019 年全球软磁材料产值约为 514 亿美元,预计 2024 年达到 794 亿美元。国外公司设备更先进,研发能力强,技术水平领先。但是,与中国公司相比,外国公司的制造成本相对较高。随着中国软磁材料生产技术的发展,其在国际市场上的份额不断增加,在国际市场上的竞争力逐渐增强。

金属软磁粉芯是目前性能最佳的软磁材料。传统的金属软磁材料由于高频下涡流损耗依然大,主要应用在中低频场景,用于制作电磁铁的铁芯和磁极;铁氧体软磁材料磁导率超高,被广泛应用于高频甚至超高频的电子通信领域,但其饱和磁感应强度低,无法通过较大电流,难以用于能量交换场景;金属软磁粉芯是新一代高性能软磁材料,改善了传统金属软磁磁导率不够高的弱点,并且由于远超铁氧体软磁材料的饱和磁感应强度,是目前性能最佳的软磁材料。

金属软磁粉芯产业链:磁粉—金属磁粉芯—电感元件。金属合金软磁粉是指含有铁、硅及其他多种金属或非金属元素的粉末,其成分、纯度、形貌等关键特性决定了磁芯的性能。金属磁粉芯是一种复合软磁材料(含分布式气隙),是指将符合性能指标的合金软磁粉采用绝缘包覆、压制、退火、浸润、喷涂等工艺技术所制成的磁芯,是电感元件的核心部件之一,广泛应用于新能源汽车、5G 通讯、光伏、风力发电、家电等领域。产业化始于 20 世纪 80 年代,逆变技术的发展和 EMC 的要求推动了金属软磁粉芯的应用。电感元件是用(绝缘)导线绕制成一定圈数的线圈,线圈内插入磁性材料所构成的电气元件。电感在电路中主要起到储能、滤波、振荡、延迟、限波等作用,此外还有筛选信号、过滤噪声、稳定电流及抑制电磁波干扰等作用。市场主要应用于电源和电器电子设备,并最终应用于光伏及储能、新能源汽车与充电桩、通信、家用电子与消费类电子等领域,近年来行业发展迅速。金属磁粉芯主要应用领域为光伏逆变器、变频空调、新能源汽车和充电桩、数据中心、储能、消费电子等,预计 25 年金属磁粉芯需求将超过 20 万吨。新能源汽车和充电桩市场近几年增速较快。储能领域将伴随电力系统调峰及电能质量的需求进一步爆发,预计未来需求规模可能与光伏逆变器相当。在主要的太阳能光伏、变频空调、新能源汽车及充电桩等行业按目前数据保守预测到 25 年的市场需求将达到 13.72 万吨,相比目前新增市场容量约 9.23 万吨。如果考虑 UPS、储能、消费电子等其他行业的市场新增需求以及金属软磁产品的渗透率提升和进口替代率提高等因素,整体市场需求将在 25 年超过 20 万吨。

预计 25 年新能源汽车用金属磁粉芯需求 3.95 万吨,5年 CAGR=58.09%。金属软磁粉芯制成的电感分别应用于新能源汽车的 AC/DC 车载充电机和车载 DC/DC 变换器中 PFC、BOOST、BUCK 等电路模型。新能源汽车充电设施(充电桩)是新能源汽车产业链的重要组成部分,新能源汽车行业高速发展将大力推动充电桩相关产业的发展。金属软磁粉芯制成的高频 PFC 电感等应用于充电桩的充电器上,起储能、滤波作用。

金属磁粉芯其他应用领域:数据中心、储能、消费电子。金属磁粉芯产品在数据中心领域主要应用于不间断电源(UPS)、通讯电源和服务器电源中,实现储能、滤波、稳压等功能。金属磁粉芯产品在储能领域主要应用在储能模块(充放电及逆变模块)电源中。由于储能逆变器与光伏逆变器很大程度上同源,大部分光伏逆变器厂家已布局光储一体化路线,参与储能逆变器市场的竞争。

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