主要观点
1.电机效率每提高1%,车辆的续航里程就能增加8至12公里,作为续航焦虑最大的电动车,按照行业专家预计,售价20万以上的电动车,非晶电机使用率将达到100%,非晶电机行业空间巨大。
2.工信部数据显示,今年4月驱动电机峰值功率超过400kW的车型数量急剧上升,同比激增87%,一季度供应商订单量已同比激增430%,标志着电机技术进入了激烈的竞争阶段,非晶电机也进入1-100的阶段。
3.除了精进电动之外,A股仍有其他较为正宗的非晶电机企业,存在较大的补涨可能
一、非晶电机:电动车的电机革命
比亚迪于3月17日发布了功率高达580kW的电机,以“三高三低”标准重新定义行业。该电机功率密度超出行业平均30%,最高转速超过25000rpm,且量产良品率稳定在98%以上。通过创新的磁钢材料和优化的冷却系统,这款电机在保持成本竞争力的同时,成功打破了传统铁芯材料的限制。这一成就堪比特斯拉4680电池对动力电池行业的影响,有望引领电机性能的新篇章。
如果说比亚迪是将现有技术推向极致,那么广汽在昊铂HL预售发布会上则可能开启了一个新时代。去年,搭载非晶材料的夸克电驱系统实现量产上车,展示了这种材料带来的显著性能提升。与传统硅钢片相比,非晶合金降低了80%的铁损,并在高频工作条件下提高了5%的效率。内部数据显示,昊铂SSR超跑所搭载的夸克电驱系统,在实现1.9秒零百加速的惊人性能的同时,还降低了12%的能耗。这种双赢技术的出现,正不断证明非晶材料路线的商业前景。
非晶合金也被称作“液态金属”或“金属玻璃”,这种新型软磁材料主要包含铁、硅、硼等元素。非晶合金的生产是通过急速冷却技术,可以形成厚度约0.03mm的非晶合金薄带。这种材料具有低矫顽力、高磁导率和高电阻率等优点,非常适合中低频领域的电能传输。
由于凝固过程过快,合金中的原子来不及扩散和运动,不能在形成有序排列后再结晶,这使得形成的固态合金内部原子排序呈长程无序结构,不像晶态合金那样存在晶粒、晶界。与相比传统的金属合金材料比,这种独特的结构赋予非晶合金高强度(如钴基非晶抗压强度超5GPa)、高韧性(钯基延伸率200MPa/m1/2)、高电阻率(降低变压器铁损)等特性,同时兼具耐磨、抗腐蚀和抗辐照性能。
总的来说就是结构特性,原子排列呈短程有序、长程无序状态,类似液体但具有固体刚性;力学特性,兼具高强度(可达晶态材料数十倍)、高硬度及高韧性,抗腐蚀性优异;功能特性,软磁性能突出(高磁导率、低损耗)、电导率可调、热导率低,兼具磁、电、热等多重性能优势。
我们把非晶合金的主要特征总结一下:
1.高饱和磁感应强度
非晶合金的高饱和磁感应强度使其在设计高效电机时能够提供更大的磁通密度,从而减少磁芯体积,提高功率密度。根据研究,铁基非晶合金的饱和磁感应强度可达到1.56T至1.73T。
2.低铁芯损耗
铁损是评价电机效率的核心指标之一。由于非晶合金没有晶界,其涡流路径被显著阻断,结合其较高的电阻率(一般为130-150 μΩ·cm),铁损仅为传统硅钢的1/3至1/5。
特别是在变频电机和新能源电机中,其铁损优势尤为明显。
3.高机械性能和耐腐蚀性
非晶合金的无晶界结构提高了材料的机械性能和耐腐蚀性,使其在高湿、高盐的环境下表现优异。
添加铌(Nb)和铬(Cr)的非晶合金能够形成钝化保护膜,从而增强其抗腐蚀能力。
二、非晶电机需求暴增,材料是关键
尽管2023年非晶材料在驱动电机领域的应用率还不足3%,但今年第一季度供应商订单量已同比激增430%。值得注意的是,比亚迪在加大永磁路线投入的同时,其非晶电机实验室的设备采购金额也环比增长了200%;而广汽则直接选择了非晶路线。在这场竞争中,谁能率先解决成本问题,谁就有可能掌握行业的主导权。
随着新能源汽车市场渗透率超过35%,驱动电机的性能变得越来越重要。据天风证券估计,电机效率每提高1%,车辆的续航里程就能增加8至12公里,这凸显了材料创新带来的巨大价值。当市场还在争论“800V高压平台”和“固态电池”时,前瞻性的投资者已经开始布局永磁材料、非晶带材等关键上游领域。
10万级别的车中非晶电机难有市场占有率;20万以上单电机车型市场占有率有可能达百分百,双电机或更多电机车型需看价位空间和销量空间。
虽然非晶电机的样机已经制造出来了,但目前还没有实现量产。非晶合金材料的薄、脆、硬特性,使得传统的冲压加工方式变得困难。
产业链公司竞争格局
目前非晶行业的竞争格局如下:
上游原材料(铁、硅、硼等金属)及熔炼设备,国内宝钢、云路等企业主导。
中游主要是制备技术包括急冷凝固(铜模铸造、水淬法)和粉末冶金,青岛云路占据国内50%以上市场份额,非晶带材(安泰科技、青岛云路等主导)、纳米晶粉末(扬电科技等)
下游应用刚才讲过,覆盖电力(变压器)、电子(电感器)、汽车(驱动电机)、医疗(植入物)及航空航天
当前行业呈现"上游集中化、中游技术壁垒高、下游应用多元化"特征
目前中游是技术密度最大,未来利润率可能最高的部分,根据调研纪要:
Q:非晶电机加工费高主要体现在哪一环节,未来是否有下降的可能性?
A:非晶电机实际只做非晶定子,其工作和加工原理与硅钢电机类似,但非晶带材厚度约为硅钢的十分之一,制造定子时冲压次数是硅钢的十倍,冲压费用至少变为硅钢的十倍;且非晶材料强度高,普通冲压模具冲压寿命只有硅钢冲压模具的1%,但冲压次数却是硅钢的十倍到一百倍,导致成本大幅提高。例如普通车载相机定子可能一千多块,非晶定子不做特殊工艺至少要一万块以上。目前解决加工成本问题有两条技术路线,一是安泰跟华工合作的线切割模式,效率低、费用高;二是云路沿用硅钢冲压模式,通过多层冲压提高效率、研究模具钢提高模具寿命、与冲压设备厂家研究高速冲压设备等综合措施来降低成本,目前取得了不错效果。
Q:云路和安泰目前把成本降到硅钢的多少倍了?
A:云路已经降到了约五倍左右,安泰从做线切割方案来看,在8倍左右。
三、核心公司总结
精进电动:非晶电机制造商,近期连续4日20cm涨停,目前板块龙头。
安泰科技:非晶材料龙头之一,2024年安泰非晶展现出强劲的成长性,新签合同额11.7亿元,首次突破10亿元大关,同时,公司是可控核聚变核心公司之一,是国内第一家具备聚变钨铜偏滤器生产能力的公司。
云路股份:非晶材料龙头之一,2024年非晶合金板块实现营业收入14.20亿元。在高效变压器、夸克电驱以及无线充电等领域积极拓展市场空间。
扬电科技:涉足非晶变压器,是专业研发和生产非晶合金变压器的厂家。