1.永磁电机分类及行业驱动因素
永磁电机种类繁多,形状和尺寸灵活多样。根据电机功能,永磁电机大致可分为永磁发电机、永磁电动机和永磁信号传感器三类。其中,永磁电机主要分为同步电机、直流电机和步进电机。
1)永磁同步电机:
其定子结构和工作原理与传统交流异步电动机一致,由于其功能系数高、效率高,近年来发展迅速,逐步取代传统交流异步电动机,广泛应用于工业自动化、机床、印刷、纺织、医疗等领域。
2)永磁直流电机:
其工作原理和结构与传统直流电机相似,根据换向方式不同,可分为有刷(机械换向)和无刷(电子换向),广泛应用于电动汽车、电动工具、家用电器等领域。
3)永磁步进电机:
它利用永磁体产生的磁场与定子产生的旋转磁场相互作用,实现精密的步进运动,具有精度高、响应速度快、节能等优点,广泛应用于精密仪器、自动化生产线、医疗设备等领域。
1.1 驱动因素
1.1.1 产品方面
永磁电机的工作原理简单,电机损耗大大降低。总体而言,传统的电磁电机需要依靠外部电源为发电机产生电动势,提供初始功率,然后依靠自身的输出电压工作。永磁电机的工作原理相对简单,磁场只需要由永磁体提供即可。
与传统电机相比,永磁电机的优势主要体现在:①定子损耗低;②无转子铜损;③无转子铁损;④风阻小。但需要注意的是,永磁电机的关键部件磁钢不耐持续高温。为了避免因退磁导致电机性能降低或报废的情况发生,需要合理控制电机的工作温度。
节能效果显著,提高整体效率。下面我们通过区分电机类型和电机原材料进行具体的性能分析:
1)按电机类型
我们选取永磁同步电机与其他传统电机进行比较,其中开关磁阻电机、同步磁阻电机、永磁电机都属于同步电机。结合指标来看,由于永磁电机不需要电刷和励磁电流,因此其效率和功率密度都高于传统电机。在过载能力方面,除了直流电机相对较低外,其他类型差别不大。永磁电机的效率和功率因数是最突出的表现,效率可达85-97%,虽然小型电机通常能达到80%以上,但相对于异步电机40-60%的效率,永磁电机的优势非常明显。在功率因数方面,可以达到0.95以上,说明永磁电机的有功电流分量占总电流的比例大于其他类型电机,能量利用率更高。
2)根据电机原材料
根据电机所用永磁材料的磁性强度和发展阶段,永磁电机可分为金属、铁氧体、稀土三类。其中,铁氧体和稀土永磁电机目前应用较为广泛。
与传统电机相比,稀土永磁电机结构更简单,故障率更低。使用稀土永磁体可以增大气隙磁密度,使电机转速达到最佳,提高功率重量比,应用领域较为广阔。永磁电机唯一的缺点是成本较高,以稀土永磁电机的价格为例,通常比传统电机高出2.5倍以上。
1.1.2 政策面
政策对永磁电机的发展也起到了重要的推动作用。
1)永磁行业在政策推动下快速发展。
永磁体作为永磁电机的核心原材料,其技术的提升和普及对永磁电机的发展有着重要的影响。近年来,政府在行业扶持、政策刺激、标准制定等方面采取相关措施,积极推动永磁材料的广泛应用,促进永磁电机的发展壮大。
2)节能减排需求激发增长潜力。
随着国家对节能环保的日益重视,永磁电机的健康发展迎来增长机遇。自2020年新国标出台以来,中国不再生产低于国际标准IE3的电机,并被迫使用更高效的产品。此外,2021年和2022年发布的《能效提升规划》提出,2023年,高效节能电机年产量达到1.7亿千瓦,高效节能电机在役比例超过20%;2025年,高效节能电机新增装机比例超过70%。按照1千瓦时:0.33公斤的比例计算,相当于每年节约标准煤1500万吨、减少二氧化碳排放2800万吨,有望带动永磁电机进入快速增长时代。
2.永磁电机产业链分析
纵观整个产业链上游,我们会发现,生产永磁电机所需的主要原材料包括各种磁性材料(如钕铁硼磁体、永磁铁氧体、钐钴、铝镍钴等)、铜、钢材、绝缘材料以及铝等,其中高效磁性材料是制造高性能永磁电机的核心。对于永磁电机产业的下游,主要是各类终端应用领域,包括风能、新能源汽车、航空航天、纺织工业、水处理等。随着下游制造业的不断升级,终端应用市场需求的增长有望进一步推动永磁电机的规模化生产。
2.1 上游:优质磁性材料贡献成本,占比超过25%
材料占总成本的一半以上,其中磁性材料对电机效率起着决定性的作用。永磁电机上游原材料主要包括磁性材料(如钕铁硼磁体、永磁铁氧体、钐钴、铝镍钴等)、硅钢片、铜、钢材、铝等。磁性材料、硅钢片和铜是原材料成本的主要部分,占成本的50%以上。虽然按照传统电机的成本构成,电机的初始采购、安装和维护成本仅占电机整个生命周期的2.70%,但受产品定价、竞争力、市场知名度等因素影响,电机制造商对原材料非常重视。
1)磁性材料:稀土磁体具有优异的磁性能,非常适合高性能和大功率应用。钕铁硼和钴磁体是永磁材料中重要的稀土应用。由于中国稀土储量丰富,钕铁硼产量约占全球总产量的90%。自2008年以来,中国永磁电机产量快速上升,逐渐成为全球主要生产国,2008年至2020年间,对钕铁硼原材料的需求量翻了一番。由于稀土资源的特殊性,钕铁硼的生产加工相对复杂,因此永磁电机的价格高于传统电机。磁性材料通常占总成本的30%左右。
2)硅钢片:主要用于构成永磁电机的铁心部分。由于制备工艺复杂,成本较高。硅钢片约占总成本的20%。
3)铜:主要用作永磁电机的导体材料,约占总成本的15%。
4)钢铁:主要用于制造永磁电机的结构件和壳体材料,约占总成本的10%。
5)铝:主要用于制作散热器、端盖等散热部件。
6)制造设备和工具成本:约占总成本的15%。
2.2 下游:多领域蓄势待发,行业潜力巨大
永磁电机如今已广泛应用于各个领域和多个行业。目前,永磁电机已成功进入汽车、家电、工业自动化等行业,为技术创新和市场拓展做出了重要贡献。此外,鉴于其对经济发展的重要性,石化、油气、冶金、电力等行业也开始逐步应用永磁电机。未来,随着行业趋势更加智能化、自动化和节能化,永磁电机在下游各领域的应用潜力巨大,将继续保持快速发展势头。
3.永磁电机市场分析
3.1 关于供给与需求
在新能源发展的带动下,需求快速增长。中国稀土永磁电机生产企业主要分布在华东、华南地区,这些地区稀土资源丰富,产业基础雄厚,永磁电机需求旺盛,有利于形成完整的产业链。2015年至2021年,中国稀土永磁电机产量由7.68亿台增长至15.25亿台,年复合增长率达12.11%,大幅超过微电机(直径小于160mm或额定功率小于750mW的电机)3.94%的平均增速。
受益于新能源领域的快速发展,近年来风电、电动汽车等下游领域对永磁电机的需求快速增长。2021年、2022年中国稀土永磁电机需求量分别为11.93亿台、12.83亿台,同比增长7.54%。
3.2 关于市场规模
中国永磁电机市场呈现强劲增长势头,下游领域的推动激发市场潜力。过去几年,全球永磁电机市场保持平稳增长,呈现乐观发展态势。2022年市场规模达到485.8亿美元,同比增长7.96%。预计到2027年,全球永磁电机市场规模将达到712.2亿美元,年复合增长率为7.95%。在新能源汽车、变频空调、风电等下游领域的带动下,中国永磁电机市场呈现快速增长态势。目前,25-100KW功率段产品占据市场主导地位。
市场持续稳步增长,中国引领行业发展。随着永磁材料性能的提升和电机技术的进步,全球永磁电机市场将保持稳定增长。中国将继续保持市场领先地位。未来,长三角一体化、西部大开发、消费升级以及政策推动将为永磁电机在中国市场的规模化应用提供强劲动力。
4.全球永磁电机竞争格局
在全球永磁电机发展中,中国、德国、日本凭借多年的制造经验和关键技术,已成为高端、精密、创新型永磁电机领域的领导者。
中国已成为全球永磁电机产业的重要基地,竞争力不断增强。
从区域布局来看,江苏、浙江、福建、湖南、安徽等省区已成为我国永磁电机产业的重要基地,占据了相当的市场份额。
未来,全球永磁电机行业将迎来更加激烈的竞争,而中国作为全球最具活力和潜力的市场,将在这一过程中发挥重要作用。
5.安徽明腾永磁电机简介
安徽明腾永磁机电设备有限公司(https://www.mingtengmotor.com/合肥市永磁电机股份有限公司(简称“合肥永磁电机”)成立于2007年10月18日,注册资本1.44亿元人民币,位于安徽省合肥市双凤经济开发区,是一家集永磁电机研发、制造、销售、服务为一体的现代化高新技术企业。
公司始终注重产品研发,拥有40余人的永磁电机专业研发团队,并与高校、科研机构及大型央企建立了长期合作关系。研发团队采用现代电机设计理论和先进的电机设计技术,经过十余年的技术积累,已开发出常规、变频、防爆、变频防爆、直驱、防爆直驱等系列近2000个规格的永磁电机。充分了解各行业各类驱动设备的技术要求,掌握了大量第一手的设计、制造、测试和使用数据。
明腾高低压永磁电机已在矿山、钢铁、电力等不同领域的风机、水泵、皮带机、球磨机、搅拌机、破碎机、刮土机、油泵、纺机等多种负载上成功运行,取得了良好的节能效果,获得广泛好评。
明腾始终坚持自主创新,秉承“一流产品、一流管理、一流服务、一流品牌”的企业方针,为用户量身定制智能永磁电机系统节能整体解决方案,打造具有中国影响力的永磁电机研发与应用创新团队,努力成为中国稀土永磁电机行业的引领者和标准制定者。
版权:本文转载原文链接:
https://mp.weixin.qq.com/s/PF9VseLCkGkGywbmr2Jfkw
本文不代表我公司观点,如有不同意见或看法,欢迎指正!
发布时间:2024年9月27日