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非晶电机行业研究功率密度提升,高效率追求

发布时间:2025/5/16 10:17:05   

(报告出品方/作者:东北证券,赵丽明、赵宇天)

1.新能源汽车发展带动电机功率密度提升,夸克电驱已取得突破

1.1.新能源汽车销量持续增长,渗透率不断提高

近年来,在各国优惠政策扶持和推动下,全球新能源汽车市场呈快速增长趋势,中国新能源汽车表现尤为亮眼。新能源汽车产业的加速发展,不仅引领汽车行业重大变革,也推进交通领域持续低碳转型。根据EVVolumes,-年,全球新能源汽车销量由.36万辆增长至万辆,CAGR53.71%。年上半年,全球新能源汽车销量万辆,同比增长39.53%。根据中国汽车工业协会,-年,中国新能源汽车销量由77.7万辆增长至.66万辆,CAGR54.71%。年上半年,中国新能源汽车销量.66万辆,同比增长44.13%。

-年,中国汽车销量逐年下滑,由.14万辆降至.76万辆,之后两年汽车市场回暖,销量于年回升至.94万辆。虽然近年来中国汽车销量存在起伏,但新能源汽车渗透率一直保持上升趋势,由年的2.68%快速提高至年上半年的28.3%。原工信部部长苗圩在年第十八届中国汽车产业论坛表示,新能源汽车对传统燃油汽车取代之势已经形成,原来制定的年新能源汽车渗透率超过50%的目标,很可能在年最晚到年就会提前实现。

1.2.永磁同步电机应用广泛,定子和转子为电机核心部件

新能源汽车包括三大核心部件,分别为动力电池、驱动电机和电控系统。动力电池是新能源汽车中的能量储存装置,主要用于接收和储存由外置充电装置和制动能量回收装置提供的电能,并通过高压配电系统为用电设备提供电能。驱动电机是新能源汽车中的核心驱动装置,作用是将电能转化为机械能,为新能源汽车提供动力和扭矩,使其能够正常加速和行驶。电控系统是新能源汽车中的控制中枢,负责对包括电池和电机在内的整车运行进行管理和控制。

驱动电机作为新能源汽车的核心零部件之一,是整车实现电能与机械能转换的关键。汽车电动化进程不断加快,而驱动系统的电动化则至关重要。新能源汽车以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠。随着新能源汽车行业的快速发展,驱动电机市场规模也实现较快增长。-年,中国新能源汽车驱动电机装机量由85万台提升至万台,CAGR37.58%。未来,随着中国新能源汽车渗透率的进一步提升以及双驱动电机车型的逐步推广,驱动电机装机量有望继续保持增长。

新能源汽车驱动电机本质上是工业电机的一种,但由于其车载的特殊环境,相较于普通工业电机有更高的性能要求,主要包括:(1)体积小、重量轻:为了充分利用有限的车载空间,应尽量减小驱动电机的体积和重量,降低行驶过程中的能量消耗;(2)调速范围宽:为应对频繁起停、低速爬坡、高速行驶等不同的行驶方式,驱动电机输出特性需要在宽运行速度范围内都能达到精准的控制要求,而且不失去其他动力性能指标;(3)高效率:为了保证续航里程,驱动电机在整个转速范围尽可能高效率运行,特别是车辆频繁起停或变速运行的情况下,驱动电机仍应具有较高的效率;(4)低速大转矩:驱动电机应具有汽车行驶所需要的转矩特性,以达到汽车启动、加速、行驶、减速、制动等各种运行工况下的功率和转矩要求。驱动电机的功率、转矩、效率等参数直接影响车辆的加速性能、爬坡能力、能耗和续航里程,因此高效、高性能的电机是新能源汽车的关键。主流的驱动电机类型主要包括直流电机、交流异步电机、永磁同步电机以及开关磁阻电机,其中永磁同步电机具有较高的功率质量比,体积更小,质量更轻,输出转矩更大,电动机的极限转速和制动性能也比较优异,是目前应用最为广泛的电机。

永磁同步电机主要由永磁体、定子、转子、轴承、端盖、接线盒等零部件组成。永磁体通常采用高性能的稀土永磁材料(钕铁硼磁铁或钴铁硼磁铁),主要作用是产生恒定的磁场,与旋转的磁场相互作用,从而驱动转子旋转。定子由定子铁芯和定子绕组组成,是电机中静止不动的部分,定子绕组在圆筒内侧缠绕,与外部电源接通来产生旋转磁场,整个圆筒与基座固定在一起。转子是电机中的旋转部件,通常由转子铁芯和短路环组成,短路环将电流引入铁芯,从而产生旋转磁场,与定子的磁场相互作用产生转矩,驱动转子旋转。轴承用来支撑电机的定子和转子,保证电机运转的稳定和可靠。端盖是电机的外壳,用来保护电机内部的各个部件,同时也可以方便电机的安装和维护。接线盒用来连接电机的绕组和外部电源,以便实现电机的控制和驱动。

永磁同步电机的制造原材料主要包括钕铁硼、硅钢、铜、铝等,其中永磁材料钕铁硼主要用于制造转子永磁体,成本占比30%;硅钢主要用于制造定子和转子铁芯,成本占比20%;定子绕组和电机壳成本占比15%;电机轴成本占比5%。

永磁同步电机通过转子绕组的异步转矩实现启动。启动完成后,转子绕组不再起作用,由永磁体和定子绕组产生的磁场相互作用产生驱动转矩。具体来看,当永磁同步电机的三相定子绕组通入三相交流电后,将产生定子旋转磁场,定子旋转磁场相对于转子旋转在笼型绕组内产生电流,形成转子旋转磁场,此时定子旋转磁场和转子旋转磁场相互作用产生的异步转矩使转子由静止开始加速运动。当转子加速到速度接近同步转速的时候,定子旋转磁场速度稍大于转子永磁磁场,它们相互作用产生转矩将转子牵入到同步运行状态。在同步运行状态下,转子绕组内不再产生电流。此时转子上只有永磁体产生磁场,它与定子旋转磁场相互作用,产生驱动转矩。因此,定子和转子是永磁同步电机中的核心部件。

1.3.实现电机功率密度提升的两条路径

近年来,新能源汽车行业的快速发展带来电机功率密度的不断提升,但“小体积”和“大动力”仍然是行业内重要的研发方向,电机功率密度的突破仍然面临着两大难题。一是在重量或体积不变的情况下实现更大的功率输出,探索电机的空间极限,让电机的每一个点都能释放出最大潜能。二是要避免高功率输出损耗,从而对材料、工艺、软件、封装、安全等各方面提出更高的要求。

1.3.1.重量或体积不变,实现更大的功率输出

在重量或体积不变的情况下实现更大的功率输出,目前主流技术包括扁线电机、油冷电机、集成化、高速化等。(1)扁线电机:指的是在定子绕组中采用扁铜线的电机,和圆线电机相比,扁线电机具有槽满率高、功率密度高、热传导好、NVH性能好等优势,可更好顺应在高电压平台下对轻量化、高功率密度等性能的追求。(2)油冷电机:水冷是目前主要的散热方式,但存在无法直接冷却热源、热量传递路径长、散热效率低等缺陷。油冷的优势在于油品具有不导电、不导磁、绝缘等性能,因此可以直接接触热源,形成更安全的热交换,提高散热效率,从而提升电机效率和功率密度,使两者得到统筹兼顾。

(3)集成化:通过将驱动电机、电机控制器、减速器甚至更多部件集成为多合一电驱系统,可以实现电驱系统的小型化和轻量化,减小重量和体积,同时降低成本,一定程度上解放空间,有利于整车布置。(4)高速化:电机转子的高速化是进一步提升电机功率密度的一个主要方向。电机铁芯中的频率与电机的转速成正比,转速提高的同时电机供电频率也会提高,使得电机铁损耗增加。

1.3.2.避免高功率输出损耗

在重量或体积不变的情况下实现更大的功率输出是功率密度提升的重要技术路线,但是随着技术进步以及下游应用领域拓展,电机正在向着高频、高速方向发展,如何避免高功率输出损耗将成为功率密度提升的另一条重要技术路线。电机损耗的主要来源包括铜损耗、铁损耗、风阻损耗、摩擦损耗和杂散损耗。铜损耗是当电流通过电机定子和转子的时候,由于绕组电阻的存在造成的电能损耗。铁损耗主要指电机铁芯中的铁磁材料在交变磁场作用下产生的磁滞损耗和涡流损耗,从而导致电机发热,降低电机的效率。风阻损耗指电机高速运转时,由于空气阻力增加引起的能量损失以及电机效率的降低。摩擦损耗指电机运行过程中,由于轴承、齿轮等机械部件的摩擦和损耗引起的能量损失以及电机效率的降低。杂散损耗主要指定子绕组通入电流时可能附带的“基频杂散损耗”和由气隙磁场谐波引起的“高频杂散损耗”。在当前主流电机的转速范围内,电机损耗以铜损耗为主,占到总损耗的65%;铁损耗由定子铁损耗和转子铁损耗组成,占到电机总损耗的20%;转子风阻损耗和轴承摩擦损耗一起组成风摩损耗,占到电机总损耗的10%;杂散损耗占电机总损耗的比例为5%。

1.4.夸克电驱电机功率密度相比行业提升%

年3月,埃安发布全新一代高性能集成电驱技术群——夸克电驱,能以更小的体积迸发出强劲的功率,电机功率密度高达12kW/kg,相比行业提升%。小体积的电机,就能带来媲美V8发动机的大马力。实现此项突破,不亚于芯片行业从“28nm”时代快进到“3nm”时代。

埃安电驱研发团队围绕“高功率密度,低发热损耗”两个核心点,持续进行技术迭代开发,从而积累了纳米晶-非晶超效电机、X-PIN扁线绕组、V高效碳化硅、E-drive软件、无动力中断电子换挡等一系列技术,其中最核心的是三大前瞻技术:纳米晶-非晶超效电机、X-PIN扁线绕组、V高效碳化硅,三大核心技术均为行业首创。

永磁同步电机发展至今,电机铁芯损耗是影响电机工况效率的主要因素。埃安从基础原材料和电磁原理创新出发,设计了一种纳米晶-非晶合金材料及批量制备工艺。相较于传统的铁基硅钢材料冶炼工艺,纳米晶-非晶材料冷却速度更快,且具有原子无序排列、无晶粒、无晶界的微观特性,其铁损系数远低于铁基硅钢材料。埃安使用该材料制作电机铁芯,降低了电机50%铁芯损耗,使得电机工况效率提升至97.5%,电机最高效率达到98.5%。

埃安融合自主专利的X-PIN扁线定子技术和碳纤维高速转子技术,在缩小25%体积的情况下,电驱功率提升30%以上。基于电机技术的进步,未来产品将呈现小型化、轻量化、出行形态多样化。X-PIN碳纤维高速电机技术具有3项独有平台绕线方案的国家专利,可实现70kW-kW功率范围、-Nm转矩范围多平台兼容。

埃安深度介入SiC产业链建设,自研封装设计。从芯片布局、均流一致性、缩小芯片开关延时、叠层功率回路设计四个方向进行突破,同时结合全银精准低温烧结工艺的革新,使得SiC模块回路杂感降低50%以上、热阻降低约25%、芯片通流能力提升10%以上、功率循环寿命提升约%。结合安全可靠的SiC芯片驱动与保护设计,充分发挥碳化硅的高耐压、高功率密度、高效率特性,助力夸克电驱实现最高满功率工作电压V,峰值功率高达kW以上,最高效率超99.8%,位居行业顶尖水平。

夸克电驱通过一系列的技术革新,成功突破了“小体积”和“大动力”不可兼得的矛盾,让埃安的电驱研发进入“纳米时代”。目前,夸克电驱搭载在HyperSSR和HyperGT两款车型上,使埃安HyperSSR实现全球最快多电机1.9秒百公里加速,HyperGT实现全球最快单电机4.9秒百公里加速的能力。

2.电机定子铁芯选材对电机效率至关重要

2.1.传统电机定子铁芯材料选用无取向硅钢,与电机发展方向不匹配

硅钢是指含硅量为1%-4.5%、含碳量小于0.08%的硅合金钢,具有磁导率高、矫顽力低、电阻系数大等特性,主要用作电机、变压器、电器以及电工仪表中的磁性材料。按照含硅量不同,硅钢可分为取向硅钢和无取向硅钢。取向硅钢含硅量一般在3%以上,主要用于变压器制造。无取向硅钢含硅量通常在0.5%-3%,主要用于发电机制造。

传统电机定子铁芯材料主要选用无取向硅钢,使用冲压工艺进行生产。随着冲压工艺的逐渐成熟,传统电机定子叠片的加工费用也越来越低。但随着电机正在向着高频、高速方向发展,其转速高、功率密度高、传动效率高、供电频率高等特点导致铁损耗增大,继续使用无取向硅钢为原材料制造电机定子铁芯会使电机工作效率下降。此外,电机损耗会部分转换为热量,电机损耗的增加意味着产生更多的热量,导致电机电阻增加,电流减小,影响电机的功率密度。为了解决上述未来电机发展过程中存在的问题,非晶电机应运而生。

2.2.非晶电机研究由来已久,有望成为电机定子铁芯主要材料

2.2.1.当前非晶合金主要用于配电变压器以取代取向硅钢

非晶合金又称“液态金属”或“金属玻璃”,是一种新型合金软磁材料,主要包含铁、硅、硼等元素,其主要制品非晶合金薄带采用急速冷却技术进行生产。金属熔液内部原子较为活跃,一旦开始冷却,原子将从液态的无规律排列转变成固态的有规律排列,形成晶体。但如果冷却过程过快,原子来不及重新排列就转变为固态,则产生了非晶体。通过急速冷却技术将合金熔液以每秒℃的速度急速冷却,可以形成厚度约0.03mm的非晶合金薄带,其物理状态表现为金属原子呈无序非晶体排列。

得益于上述极端生产工艺形成的特殊原子结构,非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率、耐高温腐蚀和高韧性等优异特性,使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,因此非晶合金薄带主要应用于全球配电变压器领域。除非晶合金之外,配电变压器使用的另一种主要材料是取向硅钢。与取向硅钢相比,非晶合金具有突出的节能环保属性,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。在制造侧,非晶合金的生产工艺流程显著短于取向硅钢,非晶合金薄带制造流程约为10米,取向硅钢约为0米。取向硅钢采用传统钢铁冶金制备工艺制成,而非晶采用的是急速冷却工艺制成,从合金熔液到非晶合金薄带制品一次成型,生产1公斤非晶合金薄带比生产1公斤取向硅钢节省1升石油,实现制造节能。在应用侧,非晶合金具有低矫顽力、高磁导率、高电阻率等材料特性,电磁能量转换效率显著优于取向硅钢,非晶变压器空载损耗较硅钢变压器降幅可达到60%左右,实现使用节能。在回收侧,废旧的非晶铁芯可通过中频炉重熔后制成非晶合金薄带,非晶铁芯中的硅、硼元素基本可以实现回收再利用,实现回收节能。

2.2.2.非晶合金材料特性优势明显,可用于制造非晶电机

目前,非晶合金主要用于配电变压器领域以取代取向硅钢,但使用非晶合金取代无取向硅钢,作为电机定子铁芯材料来制造非晶电机,已逐步成为新能源汽车行业的研究热点,有望为高频电机行业带来一次革命,从而使非晶电机成为配电变压器之后又一个更具市场规模和节能潜力的应用领域。与传统电机所采用的硅钢片相比,非晶合金具有较大的电阻率,其电阻率一般为μΩ·cm,为硅钢片电阻率的3倍,在高频工况下大电阻率有效抑制了非晶合金的涡流损耗。此外,涡流损耗和厚度的平方成正比,非晶合金的厚度仅为硅钢片的1/10,所以非晶合金的涡流损耗显著低于硅钢片。鉴于非晶合金具有优异的电磁性能(高磁导率、高电阻率等),将非晶合金应用于电机定子铁芯来替代传统无取向硅钢,能够显著降低电机的铁损,提高电机效率,节能效果显著,尤其是对于电动车驱动电机、高速主轴电机等铁损占主要部分的高频电机应用场合,节能效果更好,具有广阔的发展前景。

非晶电机的研究由来已久,韩雪岩、佟文明、唐任远年发表的《非晶合金在电机中的应用》一文对彼时国内外非晶电机的研发状态进行了详细的梳理。美国通用电气公司(GE)早在年便申请了制造非晶合金定子铁芯的专利,非晶带材一边开槽一边卷绕成圆柱形铁芯。GE的研究人员于年开发了一台额定功率W的非晶合金异步电机样机,这是首次在文献资料公开发表的非晶合金电机。美国莱特公司(LE)是世界上非晶电机做的最成功的企业之一,也是最早实现非晶电机产业化的公司,其产品均为轴向磁通非晶永磁电机。LE公司自年开始研究非晶合金在电机中的应用,经过-年的技术积累,公司于年形成了一套适用于非晶合金轴向磁通电机定子铁芯加工的工艺体系。此后,公司开始进行非晶电机整机工艺和技术开发,于-年将非晶合金轴向磁通永磁电机推向市场,进行初步的产品化。

年美国Honeywell公司兼并了AlliedSignal公司,成立了非晶体业务部门——非晶体金属公司(Metglas),年日本日立公司收购了Metglas,成为世界上最大的非晶合金材料制造商,同时研发出一批非晶合金电机。日立公司在年采用铁芯卷绕模块拼接技术设计了一台W、0r/min的非晶合金轴向磁通永磁电机,该电机的应用场合定位为小型家用电器或工业驱动行业。年日立公司对铁芯拼接技术进行了改进以提高电机空间的利用率并减小了非晶合金定子的涡流损耗,改进后的技术成功应用于一台W、0r/min的样机,该电机效率达到了90%,相比于上述年的非晶合金样机效率提高了5个百分点。年日立公司又开发了一种定子铁芯不开槽的W、00r/min的小型高速轴向磁通永磁电机,定子铁芯直接由非晶带材卷绕而成但不进行开槽,日立公司于年采用该技术设计了一台功率等级相对较大的11kW非晶合金轴向磁通电机。综上所述,从5年开始一直到年,日立公司的非晶合金电机开发经历了径向磁通电机、卷绕铁芯轴向磁通电机、切割成型铁芯轴向磁通电机三个不同的阶段,形成了三种不同的定子铁芯结构,样机主要面向家电和小型工业驱动领域。

除了各公司企业对非晶合金电机的研发攻关外,各高校科研院所也展开了非晶合金电机的攻关任务。年,美国威斯康辛大学麦迪逊分校的T.A.Lipo教授采用卷绕非晶合金铁芯设计制造了一台无刷直流电机。电机采用双转子单定子的轴向磁通拓扑结构,定子铁芯用非晶带材卷绕而成,而不需要后续加工,因此降低了加工成本。该功率W、转速r/min的非晶合金轴向磁通电机经过优化设计,效率大于90%,而相同规格异步电机的效率当时只有75%-80%。除了上述几家具有代表性的单位外,在非晶合金电机领域还有很多机构都进行了技术攻关。在非晶合金径向磁通电机领域,日本东京理科大学、东京工业大学、波兰罗兹工业大学、波兰有色金属研究所以及国内的安泰科技(已上市)等都有样机制造;在非晶合金轴向磁通电机领域,澳大利亚阿德莱德大学、悉尼科技大学以及我国湘电莱特(已并入湘电股份)、华任兴(已注销)、实能高科、精进电动(已上市)等都对非晶合金轴向磁通电机进行了研究与生产。国内外众多企业已对非晶电机进行了充分的研究并制作出非晶电机样机,但由于非晶合金自身的材料特性,非晶电机一直没有实现量产。传统硅钢片电机定子转子叠片通常采用冲床进行冲压成型,但使用同样的冲压技术对非晶合金进行叠片,其薄、脆、硬的物理特性会导致冲压加工困难,冲模磨损快,工艺成本增加。未来,随着电机继续向高频、高速的方向发展,以及使用非晶合金作为电机定子铁芯材料存在的工艺难度大、生产成本高等问题的逐步解决,非晶电机在包括新能源汽车驱动电机在内的高频电机应用场合的渗透率有望快速提升。

3.非晶合金市场规模较小,少数企业占据主要市场份额

根据云路股份招股说明书,非晶合金行业内主要企业包括国内的云路股份、安泰科技和日本的日立金属。年,按照产量计算,云路股份、安泰科技和日立金属非晶合金薄带的全球市占率分别为41.15%、12.25%和20.96%,国内市占率分别为53.17%、14.67%和9.26%。目前,国内主要非晶合金供应商仍然为云路股份和安泰科技。

3.1.云路股份

公司专注于先进磁性金属材料的设计、研发、生产和销售,主要产品包括非晶合金、纳米晶合金、磁性粉末及其制品,产品主要应用于电力配送领域,同时向新能源汽车、5G新基建、轨道交通、数据中心、消费电子、家电、重离子科学研究等下游应用领域延伸。

公司非晶合金板块主要产品包括非晶合金薄带及其制品非晶铁芯,为助推非晶合金薄带有更广阔、更优质的下游应用,公司从非晶合金薄带的材料生产供应商逐渐向下游制品及全产业链综合方案提供商延伸。非晶铁芯是非晶合金薄带经过剪切、成型、热处理等工艺而制成的产品,是非晶变压器的核心部件,主要应用于电力配送领域。近年来,公司始终保持国内市场份额的领先地位,同时着力布局印度、韩国、越南等电力需求旺盛的海外国家和地区,非晶合金良好的节能环保特性,得到下游客户的充分认可。

纳米晶合金是将含铁、硅、硼、铌、铜等元素的合金熔液,通过急速、高精度冷却技术,在非晶基础上形成弥散、均匀纳米岛屿结构的材料,具有较高的饱和磁密、高初始磁导率和较低的高频损耗等特性,广泛应用于中高频领域的能量传输与滤波。纳米晶超薄带产品是制造电感、电子变压器、互感器、传感器、无线充电模块等磁性器件的优良材料,主要应用于消费电子、新能源发电、新能源汽车、家电、粒子加速器等领域,满足电力电子技术向大电流、高频化、小型轻量、节能等发展趋势的要求。与铁氧体软磁材料相比,纳米晶超薄带因其高饱和磁度、低矫顽力、高磁导率等材料特性可以缩小磁性器件体积、降低磁性器件损耗。公司生产的纳米晶超薄带宽度可达mm,厚度达到12-20μm,能够满足大功率的中高频磁性器件的性能和尺寸要求,拥有较高的技术门槛和壁垒,自年量产以来着重在新兴行业领域进行市场拓展,未来有望逐步替代传统磁性材料如铁氧体等的市场空间,市场应用前景广阔。

磁性粉末是通过机械破碎、雾化喷射等工艺制作的类球形、球形等形貌的颗粒状磁性材料。将磁性粉末颗粒经绝缘包覆、压制、退火、浸润、喷涂等工艺制作的磁粉芯是电能转换设备的核心元件之一,主要应用于新能源发电、新能源汽车、消费电子、家电等领域。公司磁性粉末板块主要包括雾化粉末和破碎粉末产品,以及使用磁性粉末加工生产而成的磁粉芯。雾化粉末是用高压气雾化、水雾化等方式将金属熔液进行雾化得到的球形、类球形等形貌的颗粒状磁性材料,公司雾化粉末产品主要包括铁硅铝粉末、铁硅粉末、铁镍粉末等。破碎粉末是将非晶或纳米晶合金薄带在一定的温度下进行脆化处理,利用机械破碎将脆化后的薄带加工成符合技术要求的粉末,公司破碎粉末产品主要包括非晶破碎粉和纳米晶破碎粉。

-年,公司营业收入和归母净利润整体呈快速增长趋势,营业收入由7.35亿元提升至14.47亿元,归母净利润由0.65亿元提升至2.27亿元。年前三季度,公司实现营业收入13.03亿元,同比增长26.5%;归母净利润2.38亿元,同比增长57.62%。主要原因为公司产品价格整体上涨,多种原材料价格下降,公司毛利率水平有所提升。

从营业收入构成来看,年,公司非晶合金产品营业收入占比76.05%,纳米晶合金产品营业收入占比14.85%,磁性粉末产品营业收入占比8.8%,非晶合金业务板块对公司影响较大。

-年,非晶合金毛利率整体保持在20%-30%区间,年由于原材料价格大幅上涨,产品价格涨幅有限,毛利率仅为22.26%;纳米晶合金毛利率随着产品步入量产,毛利率不断提高,年由于公司发展战略调整,毛利率有所下降;磁性粉末毛利率逐年下滑,主要原因为公司进一步向下游延伸,使用磁性粉末生产磁粉芯,但工艺尚且不成熟,所以成本较高。

-年,公司国外收入占比整体维持在28%以上。年上半年,公司非晶合金产品国外销售收入占比接近50%。未来,随着公司产品竞争力的不断增强和全球化销售体系的逐步完善,国外收入占比有望进一步提升。

3.2.安泰科技

公司是中国钢研旗下新材料领域的核心产业平台和科技创新主体,是我国新材料行业的领军企业之一。公司以先进金属材料及关键部件为核心主业,致力于成为先进材料与技术的价值创造者。通过持续推进产业结构调整和聚焦整合,目前公司产业聚焦“以难熔钨钼为核心的高端粉末冶金及制品”和“以稀土永磁为核心的先进功能材料及器件”两大核心产业,重点服务于国家战略性新兴产业,产品广泛应用于新能源汽车、光伏、核电、航空航天、半导体集成电路、高端医疗装备、先进轨道交通、智能制造、工业过滤净化及节能环保等领域,为全球高端客户提供先进金属材料、制品及解决方案,是众多国内外知名企业的关键材料与核心部件供应商。目前,安泰科技主要产业包括高端粉末冶金材料及制品产业、先进功能材料及器件产业、高速工具钢产业、环保工程及装备材料产业,由数量众多的控股参股公司从事相关材料的生产。

年上半年,在高端粉末冶金材料及制品产业,安泰天龙坚持聚焦深耕,扩大在高端医疗、半导体、核电等行业的细分市场份额,积极开拓CT球管、电子封装、离子注入等新产品的市场,实现营业收入11.9亿元,同比增长9.42%。在高端医疗装备CT影像领域,公司获西门子全球唯一“杰出供应商”奖项;在放疗设备方面,公司是国内唯一能制造高精密多叶光栅系统的厂家,与多家国际行业制造商有深入合作,实现医疗领域收入同比增长20%。安泰粉末成功开发欧洲战略新客户,为扩大新产品市场占有率奠定基础,利润总额实现同比增长14%。安泰特粉发挥市场和研发协同作战优势,实现合同额环比增长35%,并成功入选工信部第五批专精特新“小巨人”企业。

年上半年,在先进功能材料及器件产业,安泰磁材业务依托稳定的稀土原料资源保障体系和京、鲁、蒙三地磁材生产协同优势,不断提升一体化管理水平,通过新设苏州销售公司有效加强磁材业务与市场的联动,全力拓展电动汽车领域取得新突破,实现营业收入12亿元,同比增长4.7%。安泰爱科稀土永磁0吨技改项目所有主体工艺设备已完成热试,进入试生产阶段。安泰北方年产吨高端稀土永磁制品项目工程有序推进,工艺设备陆续进场安装调试。公司已经基本完成万吨级稀土永磁制品产业布局,拥有钕铁硼毛坯年产能吨,随着安泰北方项目的建设达产,生产规模及市场占有率将进一步提升。安泰非晶业务整合效应正在显现,围绕光伏储能、电动汽车等业务领域持续发力,积极开发海外国际业务,加强与重点客户在应用领域的联合攻关,增强客户黏性,营业收入突破4亿元,同比增长50%。

年上半年,在高速工具钢产业,安泰河冶积极调整产品结构,大力拓展粉末高速钢、喷射钢等高性能产品,新签高性能高速钢合同占比超40%以上,喷射钢销售达到同期最高水平,实现净利润同比增长16.7%。粉末高速钢项目进展顺利,已进入试生产阶段,开始向客户销售供货。年上半年,在环保工程及装备材料产业,安泰环境安平高通量膜产业化建设项目进展顺利,已进入设备安装调试阶段,项目投产后将解决当前过滤净化产能瓶颈问题。在氢能源业务孵化方面,公司持续加大氢能及燃料电池领域关键技术提升和产品定型开发,氢燃料电池发动机已可以搭载国产品牌的乘用车,为公司后续市场开拓提供支撑。公司正在积极推动安泰环境第二次股权融资项目,引入战略投资者。-年,公司营业收入整体呈上升趋势,由50.54亿元增长至74.06亿元,归母净利润也在年实现扭亏为盈之后保持波动增长,年归母净利润为2.11亿元。年前三季度,公司实现营业收入60.45亿元,同比增长5.72%;归母净利润1.95亿元,同比增长14.04%。

具体到非晶业务来看,钢铁研究总院和安泰科技对于非晶合金的研究开始于20世纪70年代。年,钢铁研究总院开始非晶合金材料的基础研究及工艺实验设备的技术开发。年,钢铁研究总院建成10公斤级非晶合金带材制备装置。年,建成单炉50公斤级非晶带材试生产设备,同时开发出用于漏电保护开关的非晶合金带材。年,钢铁研究总院突破非晶合金带材在线自动卷取技术,同时建成百吨级非晶合金带材中试线。年,经国家科技部批准,依托钢铁研究总院成立了国家非晶微晶合金工程技术研究中心。年,以钢铁研究总院为主要股东组建了安泰科技股份有限公司,非晶业务纳入非晶制品分公司。年,非晶制品分公司在河北涿州基地完成千吨级非晶合金带材生产厂建设,所开发的关键技术获国家科技进步二等奖。4年,非晶制品分公司在北京永丰基地完成年产吨高精度纳米晶合金带材生产线建设,所开发的关键技术获国家科技进步二等奖。年,非晶制品分公司在河北涿州基地建成万吨级非晶合金带材生产厂。年,安泰南瑞非晶科技有限责任公司成立,该公司是安泰科技(中国钢研科技集团有限公司控股)和国网电力科学研究院(国家电网公司控股)联合设立的从事非晶材料研发和生产的高科技有限责任公司。公司注册资本10亿元,安泰科技占股51%,国网电力科学研究院占股49%。彼时,安泰南瑞是中国非晶材料产业的领导者,拥有完全自主知识产权的非晶合金宽带产业技术。主导产品为铁基非晶合金宽带,主要应用于输配电、电力电子、新能源、交通、航空航天、医疗、消费电子和工业电源等领域。年,安泰南瑞非晶科技有限责任公司与上海置信电气股份有限公司合资成立天津置信安瑞电气有限公司。年,安泰南瑞非晶科技有限责任公司非晶带材产能达到6万吨。

年,合资公司安泰南瑞成立后,在关键产品工艺技术持续突破提升,生产经营保持平稳增长,年和年连续两年实现较好盈利。此后,受外部经营环境急剧恶化,非晶变压器招标量大幅下降;同时,国内行业内其他公司非晶带材产能集中释放,导致行业产能严重过剩,非晶带材价格持续下滑;除此之外,合资公司自身资产包袱重,产品结构单一等多方面因素使得安泰南瑞年和年连续两年出现大幅亏损,且亏损呈加大趋势,被股东双方同时列入处僵治困项目。年,按照公司产业“聚焦取舍”统一规划,公司对安泰南瑞冗余资产进行了计提减值。年,国网电科院通过减资缩股的方式退出,安泰南瑞成为公司全资子公司安泰非晶科技。通过该举措,安泰非晶科技显著降低经营成本,实现轻装上阵;同时,重新进行业务定位、调整业务经营模式,由过去的批量规模经营向差异化、精品化和国际化转变,安泰非晶科技业务调整和经营改善取得明显成效。截止到年上半年,安泰非晶科技已基本实现减亏扭亏目标。年,安泰非晶通过建立非晶产业的一体化管理体系,加快调整产品结构,持续加大高端应用市场开拓力度,在电动汽车、光伏储能及消费电子领域销售收入增长超过98%,高精度纳米晶带材及制品销量吨,非晶带材销量10吨,营业收入和利润总额均实现大幅增长。-年,安泰非晶营业收入由1.64亿元增长至3.96亿元,归母净利润在年完成后续资产计提减值处置后出现起色,年净利润.35万元,实现扭亏为盈。年上半年,安泰非晶实现营业收入2.74亿元,同比增长60.23%;净利润.39万元,同比增长84.99%。安泰非晶净利率自年后也逐步提升,年为0.73%,年上半年为1.32%。

4.非晶电机投资逻辑

新能源汽车销量持续增长,永磁同步电机应用广泛。-H1,全球及中国新能源汽车销量保持较快增长,新能源汽车渗透率不断提升。作为新能源汽车三大核心部件(动力电池、驱动电机、电控系统)之一,驱动电机能够根据电磁感应定律将电能转化成机械能为电动汽车提供动力,电机的功率、扭矩、效率等参数直接影响车辆的加速性能、爬坡能力、能耗和续航里程,因此高效、高性能的电机是新能源汽车的关键。目前,永磁同步电机是目前应用最为广泛的电机,定子和转子是永磁同步电机中的核心部件。电机功率密度的提升为新能源汽车发展方向,可通过两条路径实现。一是使电机在重量或体积不变的情况下实现更大的功率输出,二是要避免高功率输出损耗。目前大部分研究成果集中于第一条路径,如扁线电机、油冷电机、集成化等,但考虑到电机正在向着高频、高速方向发展,如何避免高功率输出损耗将成为功率密度提升的另一条重要技术路线。电机损耗的主要来源包括铜损耗、铁损耗、风阻损耗、摩擦损耗和杂散损耗。高频电机的铁损耗占电机总损耗的比例很高,电机铁损耗主要由磁滞损耗和涡流损耗组成,减小铁损耗的方法包括减小铁芯中的磁感应强度和使用高磁导率低损耗的铁芯材料。

夸克电驱电机功率密度取得突破。年3月,埃安发布全新一代高性能集成电驱技术群——夸克电驱,能以更小的体积迸发出强劲的功率,电机功率密度高达12kW/kg,相比行业提升%。夸克电驱三大核心技术为纳米晶-非晶超效电机、XPIN扁线绕组、V高效碳化硅,其中纳米晶-非晶超效电机使用纳米晶-非晶合金材料制作电机铁芯,降低了电机50%铁芯损耗,使得电机工况效率提升至97.5%,电机最高效率达到98.5%。非晶电机研究由来已久,有望成为电机定子铁芯主要材料。目前非晶合金主要用于配电变压器领域以取代取向硅钢,但使用非晶合金取代无取向硅钢,作为电机定子铁芯材料来制造非晶电机,有望成为非晶合金又一个更具市场规模和节能潜力的应用领域。鉴于非晶合金具有优异的电磁性能(高磁导率、高电阻率等),将非晶合金应用于电机定子铁芯来替代传统无取向硅钢,能够显著降低电机的铁损,提高电机效率,节能效果显著,尤其是对于电动车驱动电机、高速主轴电机等铁损占主要部分的高频电机应用场合,节能效果更好,具有广阔的发展前景。

(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。)

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