我国永磁电机行业分析：新能源汽车拉动行业需求“去稀土化”是未来探索路径

我国永磁电机行业分析：新能源汽车拉动行业需求“去稀土化”是未来探索路径1、永磁电机行业概述、分类及应用领域

用永磁体来产生励磁磁场的电机称为永磁电机。永磁电机种类繁多。依据电机功能大致可分为永磁发电机和永磁电动机两大类，永磁电动机又可分为永磁直流电动机和永磁沟通电动机。而永磁沟通电动机指的是带有永磁转子的多相同步电动机，所以常被称为永磁同步电动机(PMSM)。永磁直流电动机假如按有无电刷和换向器来分，又可分为永磁有刷直流电动机和永磁无刷直流电动机(BLDCM)。永磁电机的另外一种分类方式是根据用途划分，主要分为驱动电机和掌握电机两类，驱动电机的应用领域较为常见，如家电、电动工具及其他通用设备等，掌握电机包括永磁步进电机和伺服电机。

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依据作者发布的《中国永磁电机行业进展趋势讨论与投资前景调研报告（2022-2029年）》显示，永磁电机的应用范围极为广泛，几乎遍及航空、航天、国防、装备制造、工农业生产和日常生活的各个领域。

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从行业特点来看，永磁电机行业具有弱周期性硬性需求、中低端需求大、玩家众多、竞争激烈等特征；从行业地位来看，永磁电机是工业节能中最重要的一环，尤其是稀土永磁电机，《中国制造2025》列出的十大重点领域中有七个领域提出了对稀土永磁电机的要求，《节能工程》的重点之一是推广应用稀土永磁电机，足见稀土永磁电机在现代国民经济中的重要地位。

2、政策大力支持稀土永磁电机进展，2025年新增渗透率将提升至25%

由于永磁电机具有良好社会效益和经济效益，近年来国家间续出台了一系列与永磁电机相关的政策方案和行业标准，例如：2022年工信部、市场监督管理总局联合印发的《电机能效提升方案（2022-2023年）》提出，鼓舞各行业尤其是建材钢铁、化工、有色冶炼、石化等重点工业行业用能设备，使用2级能效及以上的变频调速永磁电机；2022年8月工信部等五部门联合印发《加快电力装备绿色低碳创新进展行动方案》的通知，指出要进展高功率密度永磁电机、同步磁阻电机、智能电机、超高效异步电机等产品。数据显示，目前国内专用电机中永磁电机的占比较低，若在强力政策支持下，估计2025年新增的永磁电机渗透率将提升至25%。

我国永磁电机行业重点政策汇总

发布时间发布部门政策名称主要内容2022-05市场监管总局GB18613-2022电动机能效限定及能效等级IE3(国际标准)以下能效电机将被强制停产。电机类型包含三相异步电机、稀土永磁电机等，传统的异步电机可以通过增加材料(加大铁心外径、增大定子槽型尺寸、增加铜线重量、采纳导磁性能好的硅钢片)等方式提升电机的效率，但是由于其基本工作原理，传统异步电机本身效率提升存在天花板，且难度较大，比如部分IE4和IE5等级能效电机更倾向于使用永磁模式。2022-01工信部基础电子元器件产业进展行动方案(2022-2023年)重点进展小型化、集成化、高精密、高效节能微特电机。2022-10国务院2030年碳达峰行动方案其中重点指出推动重点用能设备节能增效,以电机、风机、泵、压缩机、压器、换热器、工业锅炉等设备为重点，全面提升能效标准。2022-11工信部和市场监管总局电机能效提升方案(2022-2023年)鼓舞使用以稀土永磁电机为代表的节能电机，扩大高效节能电机的绿色供应等，提出到2023年高效节能电机年产量将达到1.7亿千瓦，在役高效节能电机占比达到20%以上，实现年节电量490亿千瓦时，相当于年节省标准煤1500万吨，减排二氧化碳2800万吨。2022-06工信部等工业能效提升行动方案实施电机能效提升行动。鼓舞电机生产企业开展性能优化、铁芯高效化、机壳轻量化等系统化创新设计，优化电机掌握算法与掌握性能，加快高性能电磁线、稀土永磁、高磁感低损耗冷轧硅钢片等关键材料创新升级。推行电机节能认证，推动电机高效再制造。2025年新增高效节能电机占比达到70%以上。2022-08工信部工业领域碳达峰实施方案重点推广稀土永磁无铁芯电机、特大功率高压变频变压器、三角形立体卷铁芯结构变压器、可控热管式节能热处理炉、变频无极变速风机、磁悬浮离心风机等新型节能设备。2022-08工信部关于加快电力装备绿色低碳创新进展行动方案进展高功率密度永磁电机、同步磁阻电机、智能电机、超高效异步电机等产品。推动完善废旧电机回收利用体系，鼓舞企业开展电机再制造，促进再制造电机产品应用。资料来源：作者数据中心整理

3、钕铁硼稀土永磁电机应用范围最大，“去稀土化”是将来探究路径

依据电机所使用的永磁材料的磁性强弱以及进展阶段，永磁电机可分为金属永磁电机、铁氧体永磁电机和稀土永磁电机三类，其中稀土永磁电机和铁氧体永磁电机现在仍广泛使用。

详细来看，稀土永磁电机与传统的发电机相比不需要集电环和电刷装置，结构简洁，故障率低，采纳稀土永磁后还可以增大气隙磁密，并把电机转速提高到最佳值，提高功率质量比，因此应用领域宽阔。目前钕铁硼永磁电机是最具性价比，综合性能最强的稀土永磁电机，广泛应用于磁共振成像(MRI)、起重机械、悬浮装置、珠宝、轴承、音频设备和硬盘驱动器等领域。其典型产品为美国通用电气公司制造的150kVA14极12000r/min～21000r/min和100kVA60000r/min的稀土钴永磁同步发电机。国内研发的第一台稀土永磁电机即为3kW20000r/min的永磁发电机。

稀土永磁电机与常规电机对比

稀土永磁电机常规电机转子结构永磁体励磁线圈传动方式可以直接驱动齿轮传动能效水平部分可以达到一级能效，能效在95%以上。负载发生变化时能效值能保持不变三级能效，能效在90%左右。负载达到四分之三时能效值不变，当负载小于70%时其能效值会直线下降空载电流额定电流的非常之一额定电流的三分之一体积(以一台10kW的发电机为例)组件为92kg组件为220kg结构多样性结构多样，应用范围广-调速10000(倍)1(倍)精度0.10%-响应速度快慢升温低高故障率低高造价2.5(倍)1(倍)资料来源：作者数据中心整理

而铁氧体磁性电机使用的材料以氧化锶或氧化钡及三氧化二铁为原料，通过陶瓷工艺（预烧、破裂、制粉、压制成型、烧结和磨加工）制造而成，是一经磁化即能保持恒定磁性的磁性材料。相对其他永磁电机而言，铁氧体磁性电机节能环保、价格低廉，主要用于电子、声装设备等行业，特殊是微型永磁直流电动机，由于结构工艺简洁、质量减轻，总成本一般比电励磁电机低，因而得到了极为广泛的应用。

铁氧体磁性电机与稀土永磁电机优劣势分析

铁氧体磁性电机

稀土永磁电机

优势

环境友好

高效-特殊是高速

低成本

低永磁体损耗

高转矩密度

尺寸紧凑

动态性能好

高效

高功率因数

劣势/限制

低转矩密度

大的占用体积

高退磁率

低温有退磁风险

需要考虑性能随温度的变化

不适合高应力的应用

相对低的功率因数

环境不友好

高成本

高温有退磁风险

需要考虑永磁体损耗

弱磁需求挑战

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作者分析师观点：钕铁硼稀土永磁电机由于具有更加突出的功率密度和效率，所以即便电驱动电机有很多不同的设计，最受欢迎的还是稀土永磁电机，当前其正处于大规模应用而方兴未艾的进展阶段。但考虑到节能和低碳减排的大趋势，以及稀土作为一种不行再生的战略性资源，在传统产业、新兴产业、国防科学技术等方面具有举足轻重的作用。因此探究更多的技术路线将是长期的目标，例如：日前，特斯拉宣称将制造一种不含有稀土元素的永磁电动汽车车机就是在这方面的努力，将来行业内企业也应当乐观探究其他技术路径，实现可持续进展。

4、风电领域渗透率持续上升，新能源汽车领域需求潜力巨大

从需求端来看，永磁电机下游需求最大的是风电领域，占比约20%，其次是新能源汽车，占比约为15%。

详细来看，在风电领域，稀土永磁电机相对于线圈电机等而言，具有体积小、质量轻、精度高、稳定性强、效率高、能耗低等优势，可以满意风电装机容量大型化趋势的要求等。展望2023年，去年受疫情等因素影响而放缓的风电装机需求，有望在今年加速放量，与此同时，风机大型化加速，助力成本持续下降，开年以来，多个重点项目加速落地：库布齐沙漠，全球最大规模“沙戈荒”风电光伏基地项目施工正酣，总投资超800亿元；广东汕头国际风电创新港产业项目签约开工，规模约300亿元；福建漳浦六鳌海上风电场二期项目开工建设，首次批量化采纳16兆瓦及以上大容量海上风电机组……估计国内风电新增装机2022-2025年均复合增速将达20%，永磁电机在风机中的渗透率也将持续稳步提升，2025年渗透率将达80%。

新能源汽车领域来看，对于混合动力汽车、纯电动汽车以及处于起步阶段的燃料电池汽车，永磁电机都是必不行少的核心器件之一。目前市面上仅有特斯拉等少数企业采纳沟通异步电机，宝马、比亚迪等为代表的绝大多数企业均采纳的是稀土永磁电机作为驱动系统，从两种电机对比来看，稀土永磁优势非常明显，是行业进展的趋势。此外，从政策面来看，“双碳”政策要求下，汽车电动化的永磁直驱化趋势相对确定，加之受益于新能源乘用车快速增长，电机性能提升以及双电机配置车型占比提高，估计2025年新能源汽车永磁电机的市场空间有望达到362亿元。

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作者分析师观点：事实上，除了上述两个领域，对于整个制造业而言，永磁电机可以替代传统电机的60%，每年可节省电量2500多亿度电，削减3.5亿吨碳排放，进一步助力我国“双碳”目标的实现，将来必将成为我国趋势，国内相关企业可以乐观探究关键核心技术，形成核心竞争力，达到国际领先水平。

5、原材料成本占比达80%，行业盈利力量需从四个方面着手改善

永磁同步电机的制造原材料主要稀土磁钢、硅钢片、铜和铝等，其中稀土磁钢成本占比最高，主要用于制造转子永磁体，成本构成在30%左右；硅钢片主要用于制作定转子铁芯，成本构成在20%左右；铜主要用于制作定子绕组，成本构成在15%左右；钢主要用于制作电机轴等结构组件，成本构成在10%左右；铝主要用于制作电机壳，成本构成在10%左右，其他及制造费用占比在15%左右。

总的来看，永磁电机的原材料成本占比较高，占到总成本端的85%左右，这两年，铜、铝、钢材等永磁电机原材料都迎来涨价大潮，加上疫情，人工费、运输费等成本上涨，行业盈利力量的改善可以主要从几个方面着手：1）加强企业的成本掌握体系；2）产能利用率的提升，驱动电机为偏定制化产品，提升行业产能利用率对改善盈利力量较为重要；3）通过平台化去摊薄前期开发费用；4）扩大销售规模，提高销售力量。

资料来源：作者整理

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6、永磁电机将以8%增长速度逐步取代传统电机，市场规模持续扩大

与传统的电励磁电机相比，永磁电机，特殊是稀土永磁电机具有结构简洁，运行牢靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；便于维护；电机的外形和尺寸可以敏捷多样等显著优点。采纳矢量掌握的变频调速系统，可使永磁电动机具有宽广的调速范围。因此，电机的永磁化成为电机驱动技术的重要进展方向之一。尤其是在新能源汽车驱动电机领域，稀土永磁电机依旧是新能源汽车驱动电机的最优解。近年来，虽受疫情影响，但永磁电机行业市场规模总体仍保持较为稳定的增长，数据显示，2022年我国永磁电机市场规模约为8.91亿美元。

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考虑到永磁电机的进展符合我国长期以