中國粉體網(wǎng)訊 磁性材料系具有鐵磁性或亞鐵磁性并具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的磁有序材料,它與其他材料的一個(gè)根本區(qū)別是對外加磁場具有敏感的響應(yīng)性。廣義的磁性材料還包括具有實(shí)際應(yīng)用或可能應(yīng)用價(jià)值的反鐵磁性材料和其他弱磁性材料。
近年來,磁性材料行業(yè)總體需求穩(wěn)步上漲,光儲(chǔ)、風(fēng)電、新能源汽車、機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化、無線充電等下游應(yīng)用領(lǐng)域的飛速發(fā)展,給磁性材料行業(yè)帶來發(fā)展契機(jī)。
新能源汽車電機(jī)用釹鐵硼磁體(來源:中鋼天源)
衡量磁性材料性能的指標(biāo)
磁性材料的磁性能衡量指標(biāo)如下:
穩(wěn)定性:主要參數(shù)是剩余磁化強(qiáng)度、最大磁能積。值越高表示磁場強(qiáng)度越強(qiáng),磁體越能保持自身磁性能。
抗退磁性:主要參數(shù)是內(nèi)稟矯頑力。值越高表示抗退磁能力越強(qiáng),使用效率值越高。
抗溫性:主要參數(shù)是內(nèi)稟矯頑力、最高工作溫度、居里溫度。值越高表示抗溫性能越好,磁材性能越穩(wěn)定。
磁性材料分類及其在新能源汽車中的應(yīng)用
磁性材料按功能劃分,可分為永磁材料、軟磁材料和功能磁性材料3大類。目前,新能源汽車當(dāng)中應(yīng)用較多主要是永磁材料中的釹鐵硼永磁、鐵氧體永磁以及軟磁材料中的硅鋼、金屬軟磁粉芯、鐵氧體軟磁等。
永磁材料-釹鐵硼
以Nd2Fe14B為主成分的釹鐵硼(Nd-Fe-B)永磁材料具有高剩磁、高矯頑力的特性。每輛新能源汽車大約需要2.5kg釹鐵硼永磁材料,主要用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、ABS、EPS等零部件。該材料性能優(yōu)異,能大幅提高電機(jī)能效,減少能量損耗。除此之外,車載揚(yáng)聲器以及各種傳感器也是鐵鐵硼永磁材料應(yīng)用于新能源汽車的場景。
永磁材料-鐵氧體
鐵氧體永磁材料以SrO或BaO及Fe2O3為原料,通過陶瓷工藝方法制造而成。與稀土永磁材料相比,盡管鐵氧體永磁材料在性能方面不占優(yōu)勢,但由于其原料豐富、價(jià)格低廉、制備工藝簡單、抗氧化性優(yōu)異、剩余磁化強(qiáng)度大等特點(diǎn)在很多領(lǐng)域依然是首選材料。在新能源汽車中主要被應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)換器、充電樁等部件中。
軟磁材料-硅鋼
硅鋼是在純鐵中加入少量的硅(一般在4.5%以下)形成的鐵硅系合金,具有高磁導(dǎo)率、低磁滯損耗、低鐵損等優(yōu)良的電磁性能。在新能源汽車中,硅鋼正是電機(jī)的重要材料之一,可以有效地降低電機(jī)的鐵損和磁滯損耗,提高電機(jī)的效率和性能。除了電機(jī),硅鋼還可以應(yīng)用于新能源汽車的充電樁、電池管理系統(tǒng)、車身結(jié)構(gòu)件等。
軟磁材料-金屬軟磁粉芯
金屬軟磁粉芯是由絕緣介質(zhì)包覆的磁粉壓制而成的軟磁材料,其結(jié)合了金屬軟磁材料和軟磁鐵氧體的優(yōu)勢,由于其粉末采用的是鐵磁性顆粒,飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高,同時(shí)因?yàn)橛薪^緣層的存在,其電阻率也較高。主要應(yīng)用于新能源汽車板塊的充電樁、車載AC/DC充電器、車載DC/DC變換器三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。尤其在800V高壓平臺(tái)趨勢下,金屬軟磁粉芯將受益較多,單車用量有望從目前約0.7kg左右增長到2.7kg。
軟磁材料-鐵氧體
軟磁鐵氧體是以Fe2O3為主成分的亞鐵磁性氧化物,采用粉末冶金方法生產(chǎn)。有Mn-Zn、Cu-Zn、Ni-Zn等幾類,其中Mn-Zn鐵氧體的產(chǎn)量和用量最大。軟磁鐵氧體作為一種高頻電氣特性優(yōu)良、成本相對低廉、易于加工成不同形狀尺寸產(chǎn)品的電子的功能材料,廣泛應(yīng)用于新能源汽車OBC設(shè)備、EV充電設(shè)備、HEV動(dòng)力系統(tǒng)功率轉(zhuǎn)換、DC-DC變換器、電池管理系統(tǒng)、電源分配單元等。
磁性材料在新能源汽車中的應(yīng)用前景
中國的磁性材料產(chǎn)業(yè)化大約在上世紀(jì)80年代中后期開始形成,主要得益于錄音機(jī)、電視機(jī)等電子產(chǎn)品的普及,用于音響喇叭的磁性材料的需求迅速上升。
時(shí)至今日,新能源汽車的蓬勃發(fā)展給磁性材料帶來巨大的發(fā)展空間。根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù),我國2023年Q1新能源汽車產(chǎn)銷量分別達(dá)165萬輛和158.6萬輛,同比分別增長27.7%和26.2%,市場占有率達(dá)26.1%,我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入規(guī)模化快速發(fā)展的新階段。無論從關(guān)鍵磁材未來的下游占比還是增長率來看,新能源汽車領(lǐng)域的發(fā)展都舉足輕重,影響深遠(yuǎn)。
磁性材料作為關(guān)鍵電子元器件的基礎(chǔ)核心材料,大量應(yīng)用到了新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、充電樁、電池管理系統(tǒng)、AC/DC充電器、DC/DC變換器等部件的各個(gè)方面。在需求的刺激下,國內(nèi)從事磁性材料生產(chǎn)和制造的企業(yè)不斷增加,目前已經(jīng)形成了品種齊全的磁性材料產(chǎn)品體系。而新能源汽車磁性材料作為其細(xì)分領(lǐng)域,市場競爭也較為激烈。其中具備著較大競爭優(yōu)勢的企業(yè)主要包括金力永磁、天通股份、正海磁材、英洛華、銀河磁體、中鋼天源、橫店東磁、江粉磁材、寧波韻升、中科三環(huán)等。隨著國家大力倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保以及新能源汽車技術(shù)的發(fā)展,我國磁性材料行業(yè)仍有較大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
參考資料:
1、材料委天津院 前沿材料,《9大分類!一文了解電子信息產(chǎn)業(yè)的“細(xì)胞”——磁性材料特性、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景等》
2、華金證券,《磁性材料專題報(bào)告:景氣下游疊加頭部企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張,磁材賡續(xù)前行》
3、國金證券,《磁性材料行業(yè)研究:永磁材料、軟磁材料及其他材料》
4、招商證券,《金屬軟磁粉芯行業(yè)研究:新能源和人工智能時(shí)代的金屬軟磁》
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安)
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