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磁性元器件行业市场分析
1磁性材料:应用广泛,新能源催生新需求
当前新能源发展势头强劲,而光伏核心部件逆变器和新能源车的
OBC、DCDC等部位须通过大量的磁性元件实现功能,磁性元件这
一存在近两百年的古老元件焕发出新的生机。磁性元件包括电感及变
压器,绕组及磁芯为其上游,共同构成磁性元件主体,其中绕组一般
为铜制漆包线,磁芯一般由磁粉芯/铁氧体/非晶纳米晶一类软磁材料
制成。本报告将重点关注磁性元件及其上游软磁材料,以及下游新能
源应用的情况。
磁性材料是由元素铁Fe、钴Co、镍Ni及其合金等铁磁性物质或亚
铁磁性物质组成,是一种古老而用途十分广泛的功能材料。磁性材料
按使用分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要
有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料,
旋磁材料以及磁性薄膜材料等,反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲
线、磁滞回线和磁损耗等。
磁性材料广泛的应用于工业及生活中,作为基础材料应用于电机、变
压器铁芯、电磁铁、发电机、麦克风、扬声器和磁选机等领域,这些
产品进一步应用于从电气到机械的功率转换、信号传输、电源适配、
磁场屏蔽、模拟和数字数据存储等功能中。根据Precedence
Research数据,2021年全球磁性材料市场规模为326.6亿美元,预
计2030年将增长至579亿美元,期间CAGR达6.57%,其中新能
源车与光伏风电领域成为推动磁材发展的重要增长点。据中国电子元
器件工业协会磁性材料与器件分会数据,2021年中国永磁材料产量
为76.8万吨,占国内磁性材料产量的68.05%,软磁材料产量为36.1
万吨,占31.99%。
磁性材料的磁性能衡量指标如下:稳定性:主要参数是剩余磁化强度、
最大磁能积。值越高表示磁场强度越强,磁体越能保持自身磁性能。
抗退磁性:主要参数是内禀矫顽力。值越高表示抗退磁能力越强,使
用效率值越高。抗温性:主要参数是内禀矫顽力、最高工作温度、居
里温度。值越高表示抗温性能越好,磁材性能越稳定。
1.1永磁材料:各类电机应用催生需求
永磁材料通常具有较高的矫顽力,其矫顽力Hc一般不小于10.
衡量永磁材料产品性能的指标主要有:矫顽力(Hc):分为磁感矫
顽力(Hcb)和内禀矫顽力(Hcj)。Hc值越大,电机的抗退磁能力
越强,过载倍数越大,对强退磁动态工作环境的适应能力越强。最大
磁能积(BH)max:永磁材料向外磁路提供的磁场能量的最大值。
磁能积(BH)为在永磁体任何退磁曲线的任何点的磁感应密度与磁
场强度的乘积,在退磁曲线上得到的BH最大值为BHmax。BHmax
越大,预示着该种永磁材料对外磁路能提供的磁场能量越大,即在相
同功率情况下电机中使用的永磁材料越少。剩磁感应强度(Br):永
磁材料在外磁场中充磁到饱和后,当外磁场为零时,永磁材料所具有
的磁感应强度值,指标大小直接关系着电机中气隙磁密的高低。最高
工作温度(Tm):磁铁最高使用温度取决于磁体本身的磁性能和工
作点的选取,磁体所处工作点可用磁体的导磁系数来表示。对同一磁
体而言,磁路的导磁系数越高(即磁路越闭合),磁铁的最高使用温
度就越高,磁铁的性能就越稳定。
金属永磁材料:以铁和铁族元素(如镍、钴等)为重要组成元素的合金
型永磁材料,主要有铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类永
磁合金。铝镍钴系永磁合金以铁、镍、铝元素为主要成分,并且包含
铜、钴、钛等元素,具有高剩磁感应强度和低温度系数,磁性稳定。
铁铬钴系永磁合金以铁、铬、钴元素为主要成分,还含有钼和少量的
钛、硅元素。其加工性能好,可进行冷热塑性变形,磁性类似于铝镍
钴系永磁合金,并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各
种截面小、形状复杂的小型磁体元件。
稀土永磁材料:是最大磁能积最高的一大类永磁材料,是指以稀土金
属元素与过渡族金属所形成的金属间化合物为基础的永磁材料。稀土
永磁至今已发展到第四代。第一代和第二代为钐钴永磁,第三代为钕
铁硼合金,是目前应用最广的稀土永磁,其剩磁、矫顽力和最大磁能
积比前者高,不易碎,有较好的机械性能,合金密度低,有利于磁性
元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化,在各类稀土永磁材料中产
量最高,广泛应用于电机、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天
航空等领域。第四代为稀土铁氮(碳)系永磁材料,目前尚未进入商
业化生产阶段。
铁氧体永磁材料:以三氧化二铁为主要组成元素的复合氧化物强磁材
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