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软磁行业专题报告:能源结构调整打开软磁材料市场空间

2023-06-15 13:11| 来源: 网络整理| 查看: 265

(报告出品方/作者:国信证券,刘孟峦、杨耀洪)

软磁材料具有低矫顽力和高磁导率

磁性材料按应用类型可分为软磁和永磁等材料

磁性材料是应用广泛、品种繁多的重要功能材料,按应用类型可以分为软磁(多用于电气电路控制)、永磁(多用于高性能电机)等材料。软磁材料主要 包括铁氧体软磁材料、金属软磁材料及其他软磁材料。

中国是全球磁性材料的主要生产国

中国是全球磁性材料的主要生产国,产量占全球的60%以上,其次是日本、韩国、印度和越南等国。目前,国内磁性材料整个产业呈现出明显的规模和 地域集中趋势,企业主要集中在华东(43%)、华南(17%)、中部地区(14%)、华北京津地区(11%)、西南部主要集中在绵阳成都重庆周边地区(11%)等区域; 华东地区磁性材料产能产量超过50%。国内专业从事磁性材料生产加工的企业约1600多家,其中永磁铁氧体生产企业约340家(烧结、粘结、加工)、各类 软磁铁氧体生产企业约230家,非晶软磁合金及金属磁粉芯生产企业约250多家,稀土永磁企业约300多家(烧结、粘结、加工、不含贸易),其他磁性材料 生产企业约100家左右,其余为磁性材料加工和粉料生产企业。

国内磁性材料运行的主要特点: 1)两极分化。永磁产业的下游主要面向家电和汽车,产业景气度弱,产销已逐步进入存量竞争阶段,再叠加业内企业的扩产,使得行业竞争进一步加剧; 软磁和稀土钕铁硼产业得益于新能源汽车、光伏、充电桩、风力发电等应用领域扩大或渗透率的提升,总体保持了较好的增长; 2)行业集中度提升。头部企业、重点企业以其较强的技术、资金、资源整合和市场拓展能力,经营保持了较好的韧性,行业集中度有望进一步提升; 3)自动化。业内企业大多在积极加大自动化推进、生产工艺提升、新产品开发和转型升级的力度,以减少用工人数。

软磁材料具有低矫顽力和高磁导率

磁性材料作为电子元器件产品产业链上游的关键电子材料,高性能的软磁材料对制造业体系产业升级具有重要的战略性意义。工业和信息化部于2021 年年初印发《基础电子元器件产业发展行动计划(2021—2023年)》,明确提出要面向智能终端、5G、工业互联网、数据中心、新能源汽车等重点市场, 推动基础电子元器件产业实现突破,并增强关键材料、设备仪器等供应链保障能力。其中,明确要在磁性材料等电子元器件上游配套关键产业实现技术 突破,重点发展高磁导率、低磁损耗的软磁元件。产业政策的支持将促进电子元器件及电子材料产业规模的扩大、技术水平的提升以及行业内大型企业 综合竞争力的增强。

软磁材料和硬磁材料二者区分的主要标准是磁滞回线的宽度和斜率。软磁材料通过比较低的磁场强度就能够获得比较高的磁感应强度,这意味着软磁材料 可以很容易的磁化和去磁。软磁材料的矫顽力比较低并且B-H回线比较窄。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。 软磁产业随着新能源汽车、光伏等产业对磁性材料和器件的需求不断增加,预计未来有望保持较好的增长态势。

中国软磁材料发展后来居上,多品种百花齐放

软磁材料细分品类多,应用广泛

软磁材料总体上具有饱和磁感应强度高、磁导率高、矫顽力低、损耗低和环境稳定性好的特点,被广泛应用于通信、电源、计算机和各种电子 产品等领域。从软磁材料细分品类的应用看,市场应用最广泛的主要有铁氧体软磁和金属软磁材料;而金属软磁材料又包括金属磁粉芯、工业 纯铁及传统合金、非晶及纳米晶合金,其中金属磁粉芯在金属软磁材料中占据重要地位,市场容量持续快速扩大。

强者恒强,软磁行业集中度有望持续提升。国内磁性材料及器件生产企业快速发展,在大公司战略推动下,一批初步具有国际竞争力的本土企 业通过上市融资获得充足的发展资金,产能迅速扩张,管理日益规范,质量不断提升,市场份额不断提升。相比较之下,中小微企业在成本高、 原料涨、人工缺等现实困难下,创新实力不足,新型磁材技术发展步伐相对缓慢,企业利润微薄,经营艰难。

铁氧体软磁材料

铁氧体软磁是以Fe2O3为主成分的亚铁磁性氧化物,用铁的氧化物与其他金属氧化物混合在一起烧结而成,有Mn-Zn、Ni-Zn等等,其中Mn-Zn 铁氧体的产量和用量最大,占比能够达到70%,其次Ni-Zn铁氧体的占比能够达到10%。铁氧体软磁在高频下具有高磁导率、高电阻率、低损耗 等特点,能够实现批量生产、性能稳定且成本较低,所以在大功率设备中,铁氧体是最常使用的一种磁性材料。

全球铁氧体软磁产能主要集中在中国和日本。中国在产量上占据优势,日本在技术上占据优势。国内软磁铁氧体产能超过50万吨/年,传统产品 竞争激烈,逐步往中高端市场传递。截至2020年底,国内从事软磁铁氧体生产的企业共约230多家,初具规模的企业约100多家。大多数企业的 生产规模在500t/a,1000t/a以上的企业约80家,约10家企业能达到上万吨的产能。整体而言国内市场集中度并不高,但随着行业标准不断加强 且龙头企业规模效应凸显,预计行业将会进行洗牌,行业集中度有望迅速提升。

金属软磁粉芯

金属软磁粉芯是通过将金属或合金软磁材料制成的粉末与绝缘添加物混合压制而成的一种复合软磁材料。由于铁磁性颗粒小,又被非磁性绝缘介 质隔开,因此,金属软磁粉芯电阻率比金属及其合金要大的多,涡流损耗小,适用于较高频率。金属软磁粉芯具有损耗低、磁导率高、饱和磁感 强度高、电阻率高、优良的磁和热各向同性、工作频率范围较宽等特点,克服了铁氧体饱和磁感强度较低以及金属软磁合金高频下涡流损耗大的 特点,同时最大限度结合了两者的优点,可应用于传统软磁材料难以满足要求的领域。

金属软磁粉芯的发展历史悠久,从最早的纯铁磁粉芯开始,经历纯铁磁粉芯-铁镍磁粉芯-铁硅铝磁粉芯-钼坡莫合金磁粉芯-非晶和纳米晶磁粉芯的 演变。铁、钴、镍三种铁磁性元素是构成磁性材料的基本组元,金属软磁粉芯就是以这三种元素为主要部分,或是它们中的单一金属,或是它们 中的两种乃至三种的适当组分配合,或是在此基础上再添加一种或多种别的元素组合而成的。

金属软磁粉芯是具有分布式气隙的软磁材料,随着各类电子产品向微型化、小型化方向发展,凭借其温度特性良好、损耗小、饱和磁通密度高等 优良特性,可以更好的满足电能变换设备高效率、高功率密度、高频化的要求,近年来市场前景尤为突出。金属软磁粉芯产品可广泛应用于光伏 发电、变频空调、新能源汽车及充电桩、数据中心、储能、消费电子、电能质量整治等领域。

非晶&纳米晶合金

非晶合金又称“液态金属或金属玻璃”,是一种新型软磁合金材料,主要包含铁、硅、硼等元素。其主要制品非晶合金薄带是采用急速冷却技术将 合金熔液以每秒百万度的速度快速冷却,得到厚度约0.03mm的非晶合金薄带,其物理状态表现为金属原子呈长程无序的非晶体排列。得益于上述 极端生产工艺形成的特殊原子结构,使得非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率等良好的性能。

20世纪60年代,非晶合金薄带在美国、日本首次实现产业化,国内产业化始于20世纪80年代。目前,非晶合金薄带的主要应用领域为全球配电变 压器领域。相较于传统材料硅钢,非晶合金的低矫顽力、高磁导率、高电阻率等特性使得材料更易于磁化和退磁,可显著降低电磁转换损耗,是中、 低频领域电能传输优选材料。此外,非晶合金材料具有突出的节能环保特性,是“制造节能、使用节能、回收节能”的全生命周期可循环绿色材料。 非晶合金材料自实验室问世至今仅有约60年历史,除优异的电磁性能外,还有优异的力学性能、化学性能及催化性能等特点,其在相关领域具有 较大的应用潜力。

全球能源革命打开软磁材料市场空间

全球能源结构的调整和升级打开软磁材料市场空间

全球碳中和目标正在不断升级,将持续推动能源结构向清洁低碳方向调整。中国明确2030年碳达峰、2060年实现碳中和的目标;美国新总统拜登上任 后已重新加入《巴黎协定》并确立美国在2050年前达到碳净零排放的目标;欧盟各国将2030年温室气体减排目标由原有的40%提升至55%。其中,国 内“新基建”将有望持续带来高效节能材料应用新需求。“新基建”主要涉及5G基站及其应用、光伏电网及特高压、工业互联网、城际高速铁路和城际轨道 交通、新能源车及充电桩、人工智能、云计算大数据中心等7大领域。“新基建”中清洁、环保、低碳、高效的新形态的能源应用带来了电源能量变换上 的高效率、高功率密度的应用新需求。软磁材料高饱和磁感、低损耗、高磁导率、小型化、耐腐蚀等综合特性适用于制造“新基建”中诸如5G基站、光伏 逆变器、轨道交通变压器、新能源汽车及充电桩、大数据中心变电站以及特高压控制柜等关键设备或元器件。根据BCC Research数据预测,全球软磁 市场规模将从2019年514亿美金提升至2024年794亿美金,年均复合增速有望达到9.1%。另外我们在报告当中重点介绍了软磁材料在变频空调、光伏逆 变器、UPS电源、新能源汽车及充电桩、储能逆变器、消费电子以及配电变压器等领域的应用场景,在这些核心领域当中,软磁材料年均复合增速甚至 有望达到15%以上。

变频空调:国家能效标准提升,支持变频空调发展

软磁材料主要应用于变频空调变频器上的高频板载PFC电感中,在变频空调输入整流电路中,起到电源输入功率因数的调节、抑制电网高次谐波的储能升 压电感的作用。目前我国电网的电压为220V、50Hz,在此环境下工作的空调被称为定频空调,而变频空调是指可根据环境温度,通过变频器改变压缩机 供电频率,调节压缩机转速,进而通过压缩机转速的快慢调节制冷量,从而达到控制室内温度的目的的空调。与传统定频空调相比,变频空调具有快速制 冷(制热)、节能、温度精准控制、电压适应范围宽等优点。因此,在国家大力鼓励发展节能环保产品的社会大背景下得到越来越广泛的应用。2020年7月1 日,《房间空气调节器能效限定值及能效等级》正式实施,空调能耗准入标准大幅提升。据中国标准化研究院测算,能效新国标的实施将使目前空调市场 淘汰率达到45%。能耗标准的提升将带动变频空调市场份额的跨越式发展。

光伏发电:光伏逆变器驱动软磁材料需求快速增长

光伏发电是绿色清洁的能源,符合能源转型发展方向,在能源革命中具有重要作用。培育壮大清洁能源产业、支持光伏发电等清洁能源发展是能源生产革命、 消费革命的重要内容。软磁材料所制成的电感元件应用于光伏发电系统中的光伏发电逆变器上。光伏逆变器是一种电源转换装置,主要功能是将太阳能电池 板受太阳光照射时产生的直流电逆变成交流电,送入电网,即光伏发电并网。作为光伏发电系统中的核心装置,光伏逆变器的市场规模随着光伏市场的强劲 增长而不断扩大,而光伏逆变器中,将光伏电池板发出的不稳定的直流电升压成稳定的直流电压的电路中,Boost升压电感是其关键核心磁元件,其后将稳 定的直流电压通过逆变电路转换成50Hz正弦波交流电,输入电网时,必须使用重要的大功率交流逆变电感,这两种电感元件的磁材料基本上采用高性能的 铁硅类粉芯材料,已经成为世界光伏逆变器设计的标准设计。

UPS电源:全球市场规模有望保持稳定增长

UPS,即不间断电源,是一种含有储能装置,以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。主要应用于单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子 设备,为其提供不间断的电力供应。当市电输入正常时,UPS将市电稳压后供应给负载使用,此时的UPS实质是充当一台交流市电稳压器的功能,同时它还向 机内电池充电。当市电中断时,UPS立即将机内电池的电能,通过逆变器转换为220V交流电,以使负载维持正常工作 ,并保护负载软硬件不受损坏。软磁材料 制成的UPS电感应用于高频UPS电源中,实现储能、滤波、稳压等功能。对于可靠电源的选择催生UPS需求,UPS目前已广泛应用于金融、电信、政府、制造 行业以及教育和医疗等领域。

重点公司分析

铂科新材:国内金属软磁粉芯龙头,产能规模稳步扩张

深圳市铂科新材料股份有限公司自设立以来一直从事合金软磁粉、合金软磁粉芯及相关电感元件产品的研发、生产和销售,为电能变换各环节电力电子 设备或系统实现高效稳定、节能环保运行提供高性能软磁材料、模块化电感以及整体解决方案。公司通过提供解决方案服务促进产品预研与销售,满足 用户或客户在合金软磁粉、合金软磁粉芯和电感元件的产品需求。公司产品及解决方案被广泛应用于变频空调、光伏发电、UPS、新能源汽车、充电桩 等众多新兴领域。公司于2020年荣获了国家工信部专精特新“小巨人”企业称号。

东睦股份:粉末冶金行业龙头企业,优先发展软磁复合材料

东睦新材料集团股份有限公司主要从事粉末冶金行业,是中国粉末冶金行业龙头企业和本土品牌,在激烈的市场竞争环境中逐步确立了其竞争优势。公司 前身为成立于1958年的国营企业——宁波粉末冶金厂;东睦集团于2004年在上海证券交易所上市;另外东睦集团已入选国家“第二批制造业单项冠军示范 企业”。

龙磁科技:国内永磁铁氧体龙头,全力打造软磁产业链

安徽龙磁科技股份有限公司主要从事永磁铁氧体新型功能材料的研发、生产和销售,是国内高性能永磁铁氧体湿压磁瓦主要生产企业之一。基于在永磁铁氧 体产品的技术积累和创新延伸,公司正在全力打造软磁产业链,软磁粉料、磁粉芯、电感器件三位一体全面发展。公司将聚焦永磁及电机部件、软磁及新能 源器件两大业务板块,实现双轮驱动,高质量发展。

横店东磁:国内磁材龙头,磁材+新能源双轮驱动

横店集团东磁股份有限公司创立于1980年,股份公司改制设立于1999年3月,2006年8月在深圳交易所成功上市。公司主要从事磁性材料+器件、光伏+锂电 两大产业相关产品的研发、生产、销售以及提供一站式技术解决方案的服务。公司在海内外均有布局制造基地,国内主要分布在浙江横店、江苏泗洪、四川 宜宾、河南杞县、广西梧州等地,海外分布在印度和越南(筹建中)。

云路股份:国内非晶行业龙头,积极开拓新型电力领域需求

青岛云路先进材料技术股份有限公司成立于2015年12月,是由军工央企中国航空发动机集团有限公司控股的混合所有制企业;公 司于2021年11月26日成功登陆上海证券交易所科创板。公司主要从事先进磁性金属材料的设计、研发、生产和销售,已形成非晶 合金、纳米晶合金、磁性粉末三大材料及其制品系列,包括非晶合金薄带及铁心、纳米晶超薄带、雾化和破碎粉末及磁粉芯等产品。 公司于2021年荣获了国家工信部专精特新“小巨人”企业称号。

悦安新材:国内羰基铁粉龙头,新工艺有望打开需求空间

江西悦安新材料股份有限公司自2004年成立以来始终专注于微纳金属粉体新材料领域,主要从事羰基铁粉、雾化合金粉及相关粉体深加工产品的研发、生产 与销售,拥有行业领先的核心技术和系统完善的研究开发能力、综合技术服务能力,为下游多个行业提供重要基础原材料。公司产品为微纳金属粉体及相关 深加工制品,主要包括羰基铁粉系列产品、雾化合金粉系列产品、软磁粉系列产品、金属注射成型喂料系列产品、吸波材料系列产品等。公司是国家级专精 特新“小巨人”企业(第一批);国家级制造业单项冠军企业。

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(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。



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