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稀土永磁是电能与动能相互转化的核心材料

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稀土永磁是电能与动能相互转化的核心材料

发布日期:2014-12-10 11:44 来源:http://www.umaqsh.com 点击:

  永磁同步电机效率致胜,新兴领域占据主流。永磁电机与感应电机相比在转换效率上优势明显。在高负载下(1万-1.5万r/min),永磁同步电机效率高达90%-95%,而感应电机的效率为85%-92%之间,低负载下(小于7500r/min)效率更是会快速下降至70%以下;同时其兼具高控制精度,高转矩密度,良好的转矩平稳性,低噪音等优势。


  除永磁同步电机和感应电机外,目前开关磁阻电机已作为第三种重要的电机技术被行业所关注,此种电机对稀土材料的依赖很低,对线圈的设计也较为简单,同时有非常好的高速性能,是当前国外、特别是日本等缺少稀土资源的国家,电机技术的研究热点。但是由于此类电机技术尚不成熟,控制系统复杂,而且目前其仅能在转速大于1.5万r/min的高速状态下稳定运行(在低速运转时扭矩跳幅明显),所以离成熟运用还有较长时间,目前在实际的应用中比例非常小。

此外,永磁同步电机由于体积小、质量轻,其在单位功率密度上更是具备绝对优势(1.6kw/kg),较异步感应电机和开关磁阻电机高60%左右,因此在以电动车、机器人(行情,问诊)为代表的电能转化动能的新兴应用中,永磁同步电机凭借其较高的转化效率和优异的综合性能已成为主流产品,市场占有率在90%以上。


  Tesla热销难撼永磁同步电机地位。Tesla作为2013年最热销的电动车,因其选用感应电机从而导致市场对永磁电机技术路线产生疑虑。我们认为市场大可不必为此担心:首先,我们认为Tesla电机研发负责人是研究感应电机出身是导致其弃用永磁电机的主要原因;其次,Tesla虽然在13年销量猛增6倍(2。23万辆),但仅占全球纯电动车(PHEV和EV)市场份额的9。97%,其余品牌的绝大多数车型均选用永磁同步电机;最后,尽管Tesla自2013年以来受到各界广泛赞誉和追捧,但至今尚未出现车企电机技术路径转换的案例。因此,我们认为Tesla热潮并不会改变全球新能源电动车驱动电机技术路径分布格局,未来永磁同步电机仍将是全球新能源电动车的主导产品。


  钕铁硼是永磁同步电机的核心材料


  钕铁硼是永磁同步电机的最佳选择。永磁材料按磁性能的高低,大致可分为2类。1)传统永磁材料,如铝镍钴、铁氧体,磁性能较低,价格低;2)稀土永磁新材料,如钐系磁体(如SmCo)及钕系磁体(钕铁硼),磁性能较高,价格贵。稀土永磁迄今为止已经有三代产品获得大规模应用。第一代和第二代为RE-Co永磁,即Co基永磁,由于Sm储量稀少,Co和Ni又属于贵重的战略性金属,因此前两代稀土永磁并未得到广泛应用,仅用于高端军用市场。


  与前两代稀土永磁材料不同,钕铁硼永磁材料是铁基稀土永磁,不使用昂贵稀缺的钴(Co)元素,而且钕元素在稀土中的含量也比钐(Sm)丰富5-10倍,因而原料丰富,价格相对低廉。更重要的是,钕铁硼以较高的磁能积、远高于铁氧体等传统永磁体的剩磁和内禀矫顽力,成为新一代高性能永磁新材料的主流,在下游应用中已成为永磁同步电机磁钢材料的最佳选择。


  钕铁硼下游应用万变不离电机。钕铁硼下游应用领域广泛,终端消费主要在风电、汽车、电动车、VCM、MRI、变频空调、磁选设备、消费电子等领域;但除磁选设备外,在其他领域中钕铁硼都是用作永磁同步电机的磁钢材料,因此电机领域在钕铁硼总消费量中占比近8成。


  整体成长性良好,中国具备成本优势


  整体成长性良好,中国产量10年10倍。钕铁硼凭借其优良的性能,自问世以来其消费量快速增长。2002年至2012年的10年间,全球钕铁硼总产量增长近5倍达到10。8万吨,同期中国凭借稀土资源优势,10年间产量增长10倍,产量占比近9成。


  中国钕铁硼产业具备稀土优势。中国自1990年大规模开发稀土以来,凭借资源及成本优势,迅速扩张。自2003年开始,海外稀土矿山纷纷停产,中国稀土供给一家独大,直到2011年稀土价格暴涨后,海外稀土矿山才重新开发,但在可预见的未来中国仍将在全球稀土市场占据优势地位。


  稀土供给带来原材料成本优势。我国长期以来占据稀土产量的9成以上,同时由于我国对稀土产品出口实施配额管理,并征收出口关税(轻15%,重25%)造成了国内外稀土市场价格的明显差异。


  稀土WTO诉讼后,未来即使稀土出口关税取消,但受海关最低出口指导价等因素影响,海外稀土价格明显高于国内,其中海外稀土矿稀缺的中重稀土元素氧化镝溢价率将明显高于氧化钕。由于稀土原材料在钕铁硼产品中成本占比超过90%,因此我国钕铁硼产品将长期保持成本优势。


  钕铁硼产业向中国转移,高端占比仍待提升


  全球钕铁硼产业向中国转移。国外厂家由于成本不断增加且磁体价格逐年下降,迫使国外厂家走高端产品路线提高产品的利润率,并且向中国转移产能降低成本,利用我国中低级稀土产品来满足其高附加值的下游深加工产品和应用产品需求。在20世纪末,中国和日本的年平均增长率分别为25.2%和26.2%,而美国和欧洲的产量增长为10%。而到2000年之后,美国和欧洲产量持续下滑,磁材企业由于成本过高,纷纷进行了产业调整,例如:摩根大通和麦格昆磁在21世纪初关闭了本国的企业,将产能转移到上海。而在其他国家的磁材企业选择与中国合作或者在中国建立加工基地的形势来,缓解成本过高对利润的冲击。


  我国高性能钕铁硼占比有待提升。2012年全球高性能钕铁硼产量近4万吨,10年增长超5倍,在钕铁硼总产量中占比约35%,其中中国高性能钕铁硼产量占比约为50%(2万吨),明显小于在钕铁硼总量的占比(约90%),未来我国高性能钕铁硼产量占比有待提升。


  专利限定高端市场,中国企业占据半壁江山


  高端市场受限专利,中国企业占据半壁江山。日立金属在全球范围内拥有钕铁硼生产、销售专利,拥有专利授权的企业才可以在专利保护区范围内生产、销售钕铁硼产品。虽然中国市场不在专利范围内,但高端钕铁硼消费市场主要在海外,因此出口专利限制为海外市场(高端市场)制造了较高的进入门槛。2013年之前,全球高端市场由---------北京京磁及清华银纳5家国内企业,日立金属、信越化学、TDK3家日企和德国真空熔炼等8家公司共同分享,它们拥有产能4.2万吨、产量约4万吨。2013年前,全球高端钕铁硼供给格局相对稳定,市场份额与产能占比相匹配,中国企业占据了其中半壁江山(产能和产量占比均约50%)。


  专利企业添新军,高端市场将再平衡。2013年5月,宁波金鸡和安徽大地熊新获得日立金属的专利授权,表明3家企业正式加入全球高端钕铁硼市场竞争,因此我们认为这将导致供给端的再平衡。预计到2016年,中国企业高端产能占比将由目前的50%增加至64%(考虑中科三环和正海磁材的扩产),届时国内企业市场份额有望随产能占比增加,分享全球高端市场增量。


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