隨著“雙碳”目標推進，經濟社會綠色轉型的步伐加快，帶動了新能源、風力發電和節能家電等低碳環保行業的蓬勃發展，磁性材料需求迅猛增長。磁性是一種自然界物質的本質屬性，主要分為順磁性、抗磁性、鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性五類，存在於宏微觀世界的各個角落。磁性材料是指由過渡元素鐵、鈷、鎳及其合金等組成的能夠直接或間接産生磁性的物質，在工業生産及生活中，鐵磁性及亞鐵磁性物質應用廣泛。磁性材料産業鏈上游主要包括金屬礦産開採、分離及冶煉，以及磁性粉末製備；中游為磁性材料精深加工；下游包括消費電子、電力工業等傳統應用領域，以及新能源等新興應用領域。
作為重點新材料名錄(2024年版)中的一種，磁性材料是金屬功能材料的重要分支，具有轉換、傳遞電能，對電信號進行直接或間接處理、存儲的功能。磁性材料的發展有助於電子電力器件的小型化、精密化、高功率密度化和高頻率應用化，對節能減排和實現綠色製造體系起著不可或缺的作用。得益於國家政策的大力支援，磁性材料産業發展迅速，從地方政策支援和代表性企業分佈情況來看，磁性材料製造大廠主要聚集在我國長江三角洲地帶，此外北京、四川等地也有實力較強的磁性材料企業。同時，企業各自有獨特的發展模式，産品之間可替代性較弱，具有不同細分領域的技術優勢。
磁性材料是電能轉換的重要橋梁，行業綠色轉型成為必然趨勢，國家為磁性材料行業的高端化發展提供了良好的政策環境，未來將進一步淘汰落後的高污染産能，不斷促進磁性行業工藝技術持續提升，稀土永磁、非晶合金材料、奈米晶合金材料等高性能磁性材料正迎來歷史性的戰略發展機遇，其産業鏈下游的應用主要包括稀土永磁電機、電感元件、變壓器等。
稀土永磁電機：電能轉換為動能的主要工具
稀土永磁電機又稱永磁同步電機，是指電機中的轉子採用了永磁磁鋼的電機，與傳統的異步電機相比，永磁磁鋼不存在消磁現象，電機磁場通過永磁磁鋼能夠永久存在，無需電磁感應産生磁場以及動能。因此，電機的定子和轉子的轉動不存在時間差。永磁同步電機的關鍵在於轉子上的永磁材料，目前大多數採用燒結釹鐵硼製備，釹鐵硼具有高磁能積、高矯頑力、高溫穩定性特點，是當下應用範圍最廣、性價比最高、綜合性能最優的永磁材料。高性能釹鐵硼磁體由於自身磁能積優勢，可通過較小的體積實現較強磁場，並且在充磁之後能保持較長時間的磁性，用其製成的電機性能穩定、輕便靈活，有利於實現整合化，從而減小終端産品的體積、品質。低速大轉矩的運作方式使稀土永磁電機的運作精度可控，通常誤差能控制在0.1%以內，極大提升産品品質。此外，其運作噪聲小、載重能力強，是設備高效安全運轉的有力保證。稀土永磁電機的功率/品質比值高、運作效率高，同時，其不變損耗和可變損耗變化慢，能耗相對較低，運作中的平均節電率比普通電機高10%-20%。稀土永磁電機可以靈活變速調節，最大限度地提升運轉效率，降低能耗，有效節約了使用成本。
驅動電機中的磁性材料除了稀土永磁外還有硅鋼、非晶等軟磁材料，用於電機鐵芯的製備。傳統的電機鐵芯採用無取向硅鋼材料，其中，汽車用的電機鐵芯通常採用高性能冷軋無取向硅鋼産品。硅鋼具有高飽和磁感應強度、低損耗的磁性能以及高強度、抗疲勞等力學特性，廣泛用於現有的驅動電機鐵芯製備。相比于無取向硅鋼，鐵基非晶材料具有更優的損耗性能，能進一步降低電機鐵損。但由於非晶材料的力學特性，導致其加工成本較高，過去一直處於研究中，近期採用鐵基非晶作為鐵芯的電機最近才在社會公眾面前亮相。2023年3月，中國汽車企業發佈全新一代高性能整合電驅技術群——夸克電驅，能以更小的體積迸發出強勁的功率，電機功率密度高達12kW/kg，相比行業提升100%。在這一技術群中，奈米晶-非晶超效電機為其三大核心技術之一。中國汽車企業採用奈米晶-非晶材料研發製作電機鐵芯，降低了電機50%鐵芯損耗，使得電機工況效率提升至97.5%，電機最高效率達到98.5%。
中國汽車製造商普遍將永磁同步電機作為新能源汽車的動力核心，國際汽車製造商如特斯拉和寶馬則傾向於採用永磁同步電機與交流異步電機的組合策略，以適應不同車型和市場需求的多樣性。總體而言，永磁同步電機已經成為新能源汽車領域的主導技術選擇。
電感元件：存儲電能的主要工具
利用軟磁材料(軟磁磁粉芯)製成的電感元件是電力電子技術領域核心配套元件之一，起到逆變(直流變成交流)、斬波(直流變成直流)、變頻(改變供電頻率)、開關和智慧控制等作用；其技術研發以應用磁學為理論基礎，與物理學、化學、電磁學、粉末冶金學等其他學科技術相互滲透、相互交叉、相互聯繫，成為現代高新技術領域中不可或缺的組成部分，並廣泛應用於變頻空調、UPS、光伏發電、新能源汽車、電能品質整治等領域。
傳統電感為繞線型電感，通過在磁體外繞制銅線組成電感。一體成型電感又稱為壓膜電感、大電流電感，壓模電感，模壓電感，SMT大電流電感等，其製造主要通過將導電銅線圈植入模具並填充磁性粉體壓鑄而成，是繞線型電感的升級換代産品。由於一體成型電感是全封閉結構，所以一體成型電感具有良好的磁遮罩性和EMI性能，抗電磁干擾性強。一體成型電感的興起主要是由於電腦和智慧手機領域中中央處理器(CPU)的頻率不斷攀升，這些設備正逐步向更小尺寸、更高整合度、更多功能和更大功率的方向發展。隨著這些趨勢，對電感器在功率承載、體積控制、成本效益和性能表現方面的要求也在不斷提高。一體成型電感器能夠在高電流環境下持續運作，並確保CPU的穩定電源供應。它們的優勢包括能夠承受大電流、體積小巧、溫度上升控制良好、低可聽噪音、低電磁干擾以及出色的抗衝擊性能。
隨著半導體器件向高功率密度和高頻應用的演進，對於配套的磁性電感元件的性能要求也隨之提高，以適應半導體器件的供電需求。在這樣的應用需求推動下，出現了“晶片電感”這一新型磁性元件。“晶片電感”屬於一體成型電感器的一種，在傳統的小型電感器中，使用鐵氧體材料的産品佔據了主導地位。鐵氧體材料，作為一種陶瓷材料，雖然具備較高的磁導率和較低的損耗，在高頻應用中展現出低損耗的特性，但其飽和磁感應強度較低，這限制了其在小型化發展上的潛力。隨著下游應用對高功率密度的需求日益增長，小型電感器中使用的鐵氧體材料逐漸被磁粉芯所替代。磁粉芯作為一種軟磁材料，因其卓越的綜合性能，已成為當前最具優勢的選擇。
全球主要的一體成型電感生産商主要有美係、日係和臺係，前四大廠商的産能約佔全球80%以上，行業集中度非常高，我國的一體成型電感大型廠商主要集中于廣東。目前一體成型電感的應用領域主要集中在消費電子、新能源汽車以及新興的AI算力領域，據市場預測，2026年市場對於一體成型電感的需求將達到200億顆。
變壓器：電壓轉換的主要工具
變壓器作為一種電氣設備，主要作用在於改變輸入、輸出電壓的等級，實現輸送電能和使用電能的目的。2024年1-7月，變壓器的總出口金額達到234億元人民幣，同比增加了27.9%。根據海關總署統計數據，2023年國內變壓器出口前五大市場分別為香港、美國、俄羅斯、日本和墨西哥。隨著能源結構的優化和升級，市場對電磁能量轉換設備提出了更高的效率、更大的功率密度以及更強的環保性能要求，這為高效節能變壓器的發展帶來了重要的戰略機遇和廣闊的市場空間。鐵心是變壓器最核心的部件，採用了軟磁材料製成薄片狀，之後層層堆疊而成。變壓器要求實現遠距離輸送電能，因此市場上對於變壓器鐵心的材料選擇以及製備方法都具有降低電能損耗的要求，最主要的是降低交流電在電磁感應中産生的熱損耗。目前國內生産的變壓器鐵心以取向硅鋼為主，鐵基非晶為輔的形式。
高磁感取向硅鋼生産工藝線路較長，工藝控制窗口窄，具有工藝複雜和難度大的特點，産品具有較高的科技含量。基於上述特點，取向硅鋼的批量穩定生産具有非常高的壁壘，需要企業具備強大的製造技術與工藝裝備能力。2024年4月，取向硅鋼價格出現2022年底以來的首次上漲，寶鋼股份2024年4月B30G130、B23R085型號取向硅鋼月均價環比均上漲176.62元/噸，且高牌號取向硅鋼産品市場上資源偏緊，需求逐漸增加。同取向硅鋼材料製備的變壓器鐵心相比，非晶合金帶材製備的鐵心在節能、提效方面的優勢明顯。首先，其生産流程顯著短于硅鋼等材料，使得材料製備過程更為節能；其次，非晶合金及其製品具有高電阻率的特性，使得磁性器件渦流損耗大幅下降，使用過程更為節能；此外，非晶鐵心生産中主要産品可實現無污染回收再利用，是全生命週期可迴圈綠色材料及産品，未來的新增需求以及存量替換空間有望持續增加。
非晶變壓器最突出的優勢在於其空載損耗僅為硅鋼變壓器的40%左右，適用於新基建場景，新基建場景電流有週期性、季節性，呈非連續狀態的用電。新基建主要涉及5G基站及其應用、光伏電網及特高壓、工業網際網路、城際高速鐵路和城際軌道交通、新能源車及充電樁、人工智慧、雲計算大數據中心等7大領域。據國家統計局公佈的數據，2022年，新基建等相關産品較2021年持續增長，其中城市軌道車輛增長15.9%，充電基礎設施數量增長100%。新基建中清潔、環保、低碳、高效的新形態能源應用帶來了電源能量變換上的高效率、高功率密度的應用新需求，新基建的建設為非晶材料的應用開啟了廣闊的空間。據國內變壓器製造商最新數據顯示，2023年非晶變壓器生産量達到4,654,970千伏安，較2022年同比增長15%；銷售量達到4,742,680千伏安，較2022年同比增長20%，而硅鋼變壓器生産量為4,082,855千伏安，較2022年同比下降15%；銷售量為4,266,540千伏安，較2022年同比下降9%。
磁性材料産業未來可期
在電子、電腦、資訊通訊、醫療、航空航太、汽車、風電、環保節能等眾多領域，磁性材料應用廣泛而深遠，已成為現代科技不可或缺的組成部分。得益於豐富的稀土資源及優厚的政策助推，我國的磁性材料産量居世界第一，並且由於下游應用場景不同，永磁材料産量約為軟磁材料産量的兩倍。國內磁性材料規模保持上升趨勢，據市場統計，2022年我國磁性材料産量為182.1萬噸，同比增長7%；需求量為200.7萬噸，同比增長6.8%。根據磁性材料市場規模分析數據顯示，2023年全球磁性材料市場規模達到711.78億元人民幣，中國磁性材料市場規模達277.24億元人民幣。
近年來新興應用市場不斷開發並快速發展，如無線充電領域、智慧汽車電子、智慧家電、智慧機器人、5G通訊市場、智慧電網、物聯網、節能減排、風力和太陽能發電、新能源電動汽車等發展中的新興市場。新興市場的龐大規模也為中國磁性材料産業發展提供更多發展新機遇。例如：在自動駕駛汽車電子領域，磁性材料在感測器、電機、變壓器等組件中發揮著核心作用，隨著自動駕駛技術的發展，對高性能磁性材料的需求也在增加，2022年全球自動駕駛汽車市場規模已達到15,003億美元；在智慧機器人領域，磁性材料在機器人的伺服電機和感測器中扮演著重要角色，隨著工業自動化和服務業的智慧化，市場預計到2025年，全球服務機器人市場將達到約200億美元。磁性材料産業在中國乃至全球範圍內都有著巨大的發展機遇和市場潛力，隨著新興技術的不斷涌現和市場需求的持續增長，磁性材料的應用前景將更加廣闊。
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