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稀土永磁是電能與動能相互轉化的核心材料

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稀土永磁是電能與動能相互轉化的核心材料

發布日期:2014-12-10 11:44 來源:http://www.vequoi.com 點擊:

  永磁同步電機效率致勝,新興領域占據主流。永磁電機與感應電機相比在轉換效率上優勢明顯。在高負載下(1萬-1.5萬r/min),永磁同步電機效率高達90%-95%,而感應電機的效率為85%-92%之間,低負載下(小于7500r/min)效率更是會快速下降至70%以下;同時其兼具高控制精度,高轉矩密度,良好的轉矩平穩性,低噪音等優勢。


  除永磁同步電機和感應電機外,目前開關磁阻電機已作為第三種重要的電機技術被行業所關注,此種電機對稀土材料的依賴很低,對線圈的設計也較為簡單,同時有非常好的高速性能,是當前國外、特別是日本等缺少稀土資源的國家,電機技術的研究熱點。但是由于此類電機技術尚不成熟,控制系統復雜,而且目前其僅能在轉速大于1.5萬r/min的高速狀態下穩定運行(在低速運轉時扭矩跳幅明顯),所以離成熟運用還有較長時間,目前在實際的應用中比例非常小。

此外,永磁同步電機由于體積小、質量輕,其在單位功率密度上更是具備絕對優勢(1.6kw/kg),較異步感應電機和開關磁阻電機高60%左右,因此在以電動車、機器人(行情,問診)為代表的電能轉化動能的新興應用中,永磁同步電機憑借其較高的轉化效率和優異的綜合性能已成為主流產品,市場占有率在90%以上。


  Tesla熱銷難撼永磁同步電機地位。Tesla作為2013年Z熱銷的電動車,因其選用感應電機從而導致市場對永磁電機技術路線產生疑慮。我們認為市場大可不必為此擔心:首先,我們認為Tesla電機研發負責人是研究感應電機出身是導致其棄用永磁電機的主要原因;其次,Tesla雖然在13年銷量猛增6倍(2.23萬輛),但僅占全球純電動車(PHEV和EV)市場份額的9.97%,其余品牌的絕大多數車型均選用永磁同步電機;Z后,盡管Tesla自2013年以來受到各界廣泛贊譽和追捧,但至今尚未出現車企電機技術路徑轉換的案例。因此,我們認為Tesla熱潮并不會改變全球新能源電動車驅動電機技術路徑分布格局,未來永磁同步電機仍將是全球新能源電動車的主導產品。


  釹鐵硼是永磁同步電機的核心材料


  釹鐵硼是永磁同步電機的Z佳選擇。永磁材料按磁性能的高低,大致可分為2類。1)傳統永磁材料,如鋁鎳鈷、鐵氧體,磁性能較低,價格低;2)稀土永磁新材料,如釤系磁體(如SmCo)及釹系磁體(釹鐵硼),磁性能較高,價格貴。稀土永磁迄今為止已經有三代產品獲得大規模應用。第一代和第二代為RE-Co永磁,即Co基永磁,由于Sm儲量稀少,Co和Ni又屬于貴重的戰略性金屬,因此前兩代稀土永磁并未得到廣泛應用,僅用于高端軍用市場。


  與前兩代稀土永磁材料不同,釹鐵硼永磁材料是鐵基稀土永磁,不使用昂貴稀缺的鈷(Co)元素,而且釹元素在稀土中的含量也比釤(Sm)豐富5-10倍,因而原料豐富,價格相對低廉。更重要的是,釹鐵硼以較高的磁能積、遠高于鐵氧體等傳統永磁體的剩磁和內稟矯頑力,成為新一代高性能永磁新材料的主流,在下游應用中已成為永磁同步電機磁鋼材料的Z佳選擇。


  釹鐵硼下游應用萬變不離電機。釹鐵硼下游應用領域廣泛,終端消費主要在風電、汽車、電動車、VCM、MRI、變頻空調、磁選設備、消費電子等領域;但除磁選設備外,在其他領域中釹鐵硼都是用作永磁同步電機的磁鋼材料,因此電機領域在釹鐵硼總消費量中占比近8成。


  整體成長性良好,中國具備成本優勢


  整體成長性良好,中國產量10年10倍。釹鐵硼憑借其優良的性能,自問世以來其消費量快速增長。2002年至2012年的10年間,全球釹鐵硼總產量增長近5倍達到10.8萬噸,同期中國憑借稀土資源優勢,10年間產量增長10倍,產量占比近9成。


  中國釹鐵硼產業具備稀土優勢。中國自1990年大規模開發稀土以來,憑借資源及成本優勢,迅速擴張。自2003年開始,海外稀土礦山紛紛停產,中國稀土供給一家獨大,直到2011年稀土價格暴漲后,海外稀土礦山才重新開發,但在可預見的未來中國仍將在全球稀土市場占據優勢地位。


  稀土供給帶來原材料成本優勢。我國長期以來占據稀土產量的9成以上,同時由于我國對稀土產品出口實施配額管理,并征收出口關稅(輕15%,重25%)造成了國內外稀土市場價格的明顯差異。


  稀土WTO訴訟后,未來即使稀土出口關稅取消,但受海關Z低出口指導價等因素影響,海外稀土價格明顯高于國內,其中海外稀土礦稀缺的中重稀土元素氧化鏑溢價率將明顯高于氧化釹。由于稀土原材料在釹鐵硼產品中成本占比超過90%,因此我國釹鐵硼產品將長期保持成本優勢。


  釹鐵硼產業向中國轉移,高端占比仍待提升


  全球釹鐵硼產業向中國轉移。國外廠家由于成本不斷增加且磁體價格逐年下降,迫使國外廠家走高端產品路線提高產品的利潤率,并且向中國轉移產能降低成本,利用我國中低級稀土產品來滿足其高附加值的下游深加工產品和應用產品需求。在20世紀末,中國和日本的年平均增長率分別為25.2%和26.2%,而美國和歐洲的產量增長為10%。而到2000年之后,美國和歐洲產量持續下滑,磁材企業由于成本過高,紛紛進行了產業調整,例如:摩根大通和麥格昆磁在21世紀初關閉了本國的企業,將產能轉移到上海。而在其他國家的磁材企業選擇與中國合作或者在中國建立加工基地的形勢來,緩解成本過高對利潤的沖擊。


  我國高性能釹鐵硼占比有待提升。2012年全球高性能釹鐵硼產量近4萬噸,10年增長超5倍,在釹鐵硼總產量中占比約35%,其中中國高性能釹鐵硼產量占比約為50%(2萬噸),明顯小于在釹鐵硼總量的占比(約90%),未來我國高性能釹鐵硼產量占比有待提升。


  專利限定高端市場,中國企業占據半壁江山


  高端市場受限專利,中國企業占據半壁江山。日立金屬在全球范圍內擁有釹鐵硼生產、銷售專利,擁有專利授權的企業才可以在專利保護區范圍內生產、銷售釹鐵硼產品。雖然中國市場不在專利范圍內,但高端釹鐵硼消費市場主要在海外,因此出口專利限制為海外市場(高端市場)制造了較高的進入門檻。2013年之前,全球高端市場由---------北京京磁及清華銀納5家國內企業,日立金屬、信越化學、TDK3家日企和德國真空熔煉等8家公司共同分享,它們擁有產能4.2萬噸、產量約4萬噸。2013年前,全球高端釹鐵硼供給格局相對穩定,市場份額與產能占比相匹配,中國企業占據了其中半壁江山(產能和產量占比均約50%)。


  專利企業添新軍,高端市場將再平衡。2013年5月,寧波金雞和安徽大地熊新獲得日立金屬的專利授權,表明3家企業正式加入全球高端釹鐵硼市場競爭,因此我們認為這將導致供給端的再平衡。預計到2016年,中國企業高端產能占比將由目前的50%增加至64%(考慮中科三環和正海磁材的擴產),屆時國內企業市場份額有望隨產能占比增加,分享全球高端市場增量。


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