磁材行业报告：钕铁硼、硅钢、软磁材料、合金软磁粉芯与铁氧体软磁（34页）

行业报告下载 2022年12月04日 08:49 管理员

磁性材料按功能划分，可分为永磁材料、软磁材料和功能性磁材。衡量磁性材料性能的指标主要包括三大系列：稳定性、抗退磁性、抗温性。永磁又称硬磁，指磁性材料在经过外加磁场磁化后不易退磁的磁材，软磁是经过外加磁场磁化后容易退磁的磁材。硬磁和软磁的区别主要在于矫顽力不同，矫顽力较低的软磁易于磁化和退磁，较高的硬磁一经磁化很难退磁。新能源汽车当中应用较多的磁性材料主要是永磁中钕铁硼永磁、铁氧体永磁和软磁中的硅钢、金属磁粉芯、铁氧体软磁。永磁中钕铁硼永磁在剩余磁感应强度、内禀矫顽力、最大磁能积均优于其他两类磁体。剩余磁感应强度较大说明电机的力矩大、负载转速高、空载和负载电流小；内禀矫顽力较大，电机在不同环境下较为稳定，工作表现稳定可靠；最大磁能积较大说明产生磁场强度所需要的材料体积越小。虽然钕铁硼的居里温度较小，在高温下工作表现不佳，但其他三项性能均较优，是当之无愧的“磁王”。有研究表明，通过增加 Dy（镝）能明显改善钕铁硼磁体的耐高温性能。铁氧体永磁技术较为成熟，成本较低，在性能要求相对较低的微特电机领域应用广泛。软磁中硅钢片和非晶为竞争关系，传统硅钢片在高频下磁导率变小，铁损较大，非晶合金的磁导率则几乎不改变，因此在高频电机如驱动电机和发电机，非晶合金有一定优势，但缺点是薄、脆、硬，成型后冲压加工困难，成本较高，高频下振动噪声大，因此需要开发新的拓扑结构和制造工艺。

二者更适合中低频场景。铁氧体和合金软磁粉芯相互补充又有所竞争，铁氧体饱和磁感应强度低于合金软磁粉芯，在大功率电流下表现不佳，但磁导率低、电阻率高，有利于降低损耗及提高磁芯的工作频率，减小磁芯的体积和质量，因此铁氧体软磁适用于高频低功场景，在小电流小功率应用方面始终占主导地位。合金软磁粉芯结合了金属和铁氧体软磁材料的优势，其电阻率较软磁金属大幅提高，能有效降低涡流损耗，且比软磁铁氧体具有较高的饱和磁感应强度，能满足电力电子器件小型化、高功率密度，高频化，集成化的要求，同时也具有更好的抗机械冲击能力，更宽的工作温度范围（-55℃ -200℃)等特点，在大电流大功率部分会一定程度替代铁氧体软磁，但因存在老化、散热、损耗高等缺陷，在要求大功率小型化的地方应用更广泛。驱动电机能够根据电磁感应定律将电能转换成机械能为电动汽车提供动力，主要由定子、转子、机壳、端盖、连接器、旋转变压器等零部件组成。主流的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。其中永磁同步电机是目前应用最为广泛的电机，普及率达到 90%以上。与普通电机相比，永磁同步电机使用永磁体取代了转子的励磁绕组，无需通电即可维持磁场，通过调整电压或电阻的方式进行调速，不仅使用的硅钢片、铜等材料更少，更降低了定子、转子的电流损耗和定子损耗。因此，永磁同步电机具有节能高效、调速性能优越、体积小、重量轻、结构简单的优点，但缺点是成本偏高，高位震动可靠性较差，且温差较大时容易退磁，一般系能源汽车使用电机的工作温度通常在 180-200 摄氏度之间，而钕铁硼磁体的居里温度在 340 度左右。