磁性元器件深度报告：乘新能源之风，磁性元器件破竹建瓴

新能源催生磁性材料新需求。磁性材料为新能源发展中不可或缺的重要材料，根据PrecedenceResearch数据，2021年全球磁性材料市场规模为326.6亿美元，预计2030年将增长至579亿美元，期间CAGR达6.57%，其中新能源车与光伏风电领域成为推动磁材发展的重要增长点。磁性材料可大致分为永磁、软磁和其他功能性磁材。磁芯作为磁性元件的主体，广泛应用于光伏逆变器和新能源车的OBC、DC-DC等部位，一般由磁粉芯/铁氧体/非晶纳米晶一类软磁材料制成。软磁材料大致经历了传统金属软磁-软磁铁氧体-非晶、纳米晶软磁-磁粉芯四代发展阶段。金属磁粉芯在60KHZ以下应用中综合性能优异，是当前发展速度最快的磁性材料之一，当前铁硅磁粉芯已成为逆变器中Boost升压电感和大功率交流逆变电感的标准设计。 磁性元器件为电磁转换核心载体。磁性元器件通常由绕组和磁芯构成，它以法拉第电磁感应定律为原理实现电能和磁能相互转换，是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件。磁性元器件可分为变压器和电感两大类，据中国电子元件协会数据，2021年全球变压器市场规模为668.4亿元，同比增长8.5%，至2025年将达786.8亿元，2020-2025年年复合增长率为5%；2019年全球电感市场规模为529.9亿元，预计2024年将增长至761.5亿元，期间CAGR达12.85%。当前京瓷、TDK、村田等日企为磁性元件行业“领头羊”，国产厂商凭借国内新能源产业链的优势正在快速追赶。 下游新能源发展助力磁性元器件起航。逆变器中，电感为实现其功能的最核心的部件之一，占逆变器成本超过14%。我们测算2021年全球光伏用电感市场规模为39亿元，其中光伏用磁粉芯市场规模为12亿元，预计25年全球光伏用电感、磁粉芯市场规模分别为61亿元、18亿元，2021-2025年CAGR达11.32%。新能源汽车中磁性元件单车价值量较大，一般在800-1800元之间。 金属磁粉芯占比在车载磁性元件中占比为30%左右，即240-700元。我们测算2021年全球新能源车用磁性元件、磁粉芯规模分别为88亿元、26亿元，在未来将伴随新能源车的增长而高速增长，至2025年分别达到234亿元、70亿元，期间CAGR达44.23%。 投资建议：国内新能源产业的强劲发展有望成长大批国产磁性元件、磁性材料厂商，建议重点关注磁性材料公司龙磁科技，以及磁性元器件公司京泉华、可立克、顺络电子、麦捷科技。 风险提示：下游新能源发展不及预期的风险、行业竞争加剧的风险、疫情反复影响生产的风险。 重点公司盈利预测、估值与评级 1磁性材料：应用广泛，新能源催生新需求 当前新能源发展势头强劲，而光伏核心部件逆变器和新能源车的OBC、DC-DC等部位须通过大量的磁性元件实现功能，磁性元件这一存在近两百年的古老元件焕发出新的生机。磁性元件包括电感及变压器，绕组及磁芯为其上游，共同构成磁性元件主体，其中绕组一般为铜制漆包线，磁芯一般由磁粉芯/铁氧体/非晶纳米晶一类软磁材料制成。本报告将重点关注磁性元件及其上游软磁材料，以及下游新能源应用的情况。 图1：磁性材料及器件产业链梳理 磁性材料是由元素铁Fe、钴Co、镍Ni及其合金等铁磁性物质或亚铁磁性物质组成，是一种古老而用途十分广泛的功能材料。磁性材料按使用分为软磁材料、永磁材料和功能磁性材料。功能磁性材料主要有磁致伸缩材料、磁记录材料、磁电阻材料、磁泡材料、磁光材料，旋磁材料以及磁性薄膜材料等，反映磁性材料基本磁性能的有磁化曲线、磁滞回线和磁损耗等。 图2：磁性材料按功能分类 磁性材料广泛的应用于工业及生活中，作为基础材料应用于电机、变压器铁芯、电磁铁、发电机、麦克风、扬声器和磁选机等领域，这些产品进一步应用于从电气到机械的功率转换、信号传输、电源适配、磁场屏蔽、模拟和数字数据存储等功能中。根据PrecedenceResearch数据，2021年全球磁性材料市场规模为326.6亿美元，预计2030年将增长至579亿美元，期间CAGR达6.57%，其中新能源车与光伏风电领域成为推动磁材发展的重要增长点。据中国电子元器件工业协会磁性材料与器件分会数据，2021年中国永磁材料产量为76.8万吨，占国内磁性材料产量的68.05%，软磁材料产量为36.1万吨，占31.99%。 图3：磁性材料市场规模（亿美元） 磁性材料的磁性能衡量指标如下：稳定性：主要参数是剩余磁化强度、最大磁能积。值越高表示磁场强度越强，磁体越能保持自身磁性能。抗退磁性：主要参数是内禀矫顽力。值越高表示抗退磁能力越强，使用效率值越高。抗温性：主要参数是内禀矫顽力、最高工作温度、居里温度。值越高表示抗温性能越好，磁材性能越稳定。 表1：磁性材料性能特点 1.1永磁材料：各类电机应用催生需求 4 /m 永磁材料通常具有较高的矫顽力，其矫顽力Hc一般不小于10𝐴 ，一经磁 化并拥有较高的磁能积，在受到外界的磁场、温度以及振动等干扰时，具有较高的保持磁性的稳定度。 图4：永磁材料分类 衡量永磁材料产品性能的指标主要有：矫顽力（Hc）：分为磁感矫顽力（Hcb）和内禀矫顽力（Hcj）。Hc值越大，电机的抗退磁能力越强，过载倍数越大，对强退磁动态工作环境的适应能力越强。最大磁能积（BH）max：永磁材料向外磁路提供的磁场能量的最大值。磁能积（BH）为在永磁体任何退磁曲线的任何点的磁感应密度与磁场强度的乘积，在退磁曲线上得到的BH最大值为BHmax。BHmax越大，预示着该种永磁材料对外磁路能提供的磁场能量越大，即在相同功率情况下电机中使用的永磁材料越少。剩磁感应强度（Br）：永磁材料在外磁场中充磁到饱和后，当外磁场为零时，永磁材料所具有的磁感应强度值，指标大小直接关系着电机中气隙磁密的高低。最高工作温度（Tm）：磁铁最高使用温度取决于磁体本身的磁性能和工作点的选取，磁体所处工作点可用磁体的导磁系数来表示。对同一磁体而言，磁路的导磁系数越高（即磁路越闭合），磁铁的最高使用温度就越高，磁铁的性能就越稳定。 图5：磁性材料随年代的发展 图6：剩磁感应强度（Br）、矫顽力（Hc） 金属永磁材料：以铁和铁族元素(如镍、钴等)为重要组成元素的合金型永磁材料，主要有铝镍钴(AlNiCo)系和铁铬钴(FeCrCo)系两大类永磁合金。铝镍钴系永磁合金以铁、镍、铝元素为主要成分，并且包含铜、钴、钛等元素，具有高剩磁感应强度和低温度系数，磁性稳定。铁铬钴系永磁合金以铁、铬、钴元素为主要成分，还含有钼和少量的钛、硅元素。其加工性能好，可进行冷热塑性变形，磁性类似于铝镍钴系永磁合金，并可通过塑性变形和热处理提高磁性能。用于制造各种截面小、形状复杂的小型磁体元件。 稀土永磁材料：是最大磁能积最高的一大类永磁材料，是指以稀土金属元素与过渡族金属所形成的金属间化合物为基础的永磁材料。稀土永磁至今已发展到第四代。第一代和第二代为钐钴永磁，第三代为钕铁硼合金，是目前应用最广的稀土永磁，其剩磁、矫顽力和最大磁能积比前者高，不易碎，有较好的机械性能，合金密度低，有利于磁性元件的轻型化、薄型化、小型和超小型化，在各类稀土永磁材料中产量最高，广泛应用于电机、医疗器械、玩具、包装、五金机械、航天航空等领域。第四代为稀土铁氮（碳）系永磁材料，目前尚未进入商业化生产阶段。 图7：稀土永磁材料发展进程 铁氧体永磁材料：以三氧化二铁为主要组成元素的复合氧化物强磁材料(狭义)和磁有序材料如反铁磁材料(广义)。其特点是电阻率高，特别有利于在高频和微波应用。铁氧体永磁材料的制备方法有很多，其中主要包括陶瓷法、化学共沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法等几种方法。永磁铁氧体产品以各类永磁电机磁瓦为主要品种，其终端应用包括电动工具、变频家电、小家电以及汽车等。 表2：永磁材料性能对比 1.2软磁材料：助力新能源磁性元器件成长 软磁材料是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料，易于磁化，也易于退磁，其主要功能是导磁、电磁能量的转换与传输，广泛用于各种电能变换设备中。软磁材料主要包括金属软磁材料、软磁铁氧体材料以及非晶、纳米晶软磁材料等,应用最多的软磁材料是铁硅合金（硅钢片）以及各种软磁铁氧体等。由软磁材料制成的磁芯是磁性元器件的核心部件。 图8：软磁材料分类 软磁材料的发展基本可以分为四个主要阶段：传统金属软磁--软磁铁氧体--非晶、纳米晶软磁--磁粉芯。金属软磁是第一代软磁材料，可以追溯到19世纪末，电机和电讯的兴起使得低碳钢被应用于制造电机、变压器和电感线圈，20世纪初以硅钢为代表的软磁金属材料得到了迅速发展。相比最早的低碳钢，硅钢提高了变压器效率，降低了损耗，直到现在仍在电力工业用软磁中位居首位。20年代无线电技术的兴起促进了高导磁材料坡莫合金的发展。 20世纪30年代，出现了第二代软磁材料软磁铁氧体，并在20世纪50-80年代经历了黄金发展期，软磁铁氧体材料电阻率高，在频率较高的场合得到广泛应用。非晶软磁材料的研究开发始于20世纪60-70年代，其饱和磁感应强度高于软磁铁氧体材料，电阻率远高于金属软磁材料，作为第三代软磁材料展现出优异的综合性能，但由于其特殊的层间结构，很难被加工成各种形状复杂的磁芯。粉末冶金技术催生了第四代软磁材料磁粉芯，也被称为软磁复合材料，其结合了金属和软磁铁氧体材料的优势，更能满足当前电力电子器件小型化、集成化的要求可压制成环形、E型、U型等各种复杂形状，实现元器件一体化生产。因此磁粉芯已成为发展与应用增长速度最快的磁性材料。 表3：软磁材料性能对比 1.2.1金属软磁材料 金属软磁材包括工业纯铁、铁硅、铁铝合金、硅铝合金、坡莫合金、非晶合金、钼坡莫合金等金属软磁合金及对应合金粉末制成的金属软磁粉芯。 金属磁粉芯是由铁磁性粉粒和绝缘材料以一定的比例混合、压制、烧结而成的软磁材料。具有良好的隔绝功能和良好的工作状态和性能。依据不同的磁性粉料材料，分为铁粉芯、高磁通磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、铁镍钼磁粉芯等。金属磁粉芯被广泛应用于光伏逆变器、UPS电源、变频家电及新能源车中。 铁粉芯。铁粉芯由碳基铁磁粉、树脂碳基铁磁粉等构成。在价格上具有一定的优势，性价比较高。铁粉芯被广泛地用于开关电源输出电感、在线噪声滤波器、PFC电感、扰流圈、EMI/RFI用途，终端领域广泛地应用于通信、电子、仪器仪表、家电中。 铁硅铝磁粉芯。铁硅铝磁粉芯是一种改进型的铁硅铝材料，由85%铁、9%硅、6%铝合金粉组成，具有好的温升效果，能够保证工作稳定和高效。 高磁通磁粉芯。高磁通磁粉芯由50％的镍和50％的铁合金粉末所组成。主要应用于开关电源调制电感器、线路噪音滤波器、脉冲变压器和回扫变压器磁芯。 铁镍钼磁粉芯。具有良好的温升效果，能够保证工作进程中的稳定和高效。主要应用于汽车、医疗设备、测试仪器等高附加价值的电子产品。 金属磁粉芯结合了金属和软磁铁氧体材料的优势，具有较高的电阻率，能够有效降低涡流损耗，且比软磁铁氧体具有更高的饱和磁化强度，同时可加工成复杂的几何形状。金属磁粉芯是当今广泛应用的综合性能最好的软磁材料之一，也是当前发展速度最快的磁性材料。根据观研天下数据，预计全球金属软磁粉芯市场规模将由2021年的36.1亿元增长至2025年的75.2亿元，期间CAGR达20.14%。 总需求量将由2021年的10.3万吨增长至2025年的20.1万吨，期间CAGR达18.19%。 图9：全球金属软磁粉芯市场规模及需求 制备磁粉芯的前道工序包括金属熔炼-喷粉-筛选-配比-绝缘-压制，其中制粉、配比、绝缘均为核心环节。制粉阶段决定了粉末的质量及良率，高良率可以降低整体成本；配比阶段体现了满足下游产品定制化能力，配比方案足够多时可以通过近似方案的改良来迅速满足客户需求；绝缘阶段则直接影响磁芯的功耗特性，好的绝缘技术使得磁芯功耗较低。云路股份在制粉阶段良品率高，技术实力强；铂科新材在配比方面积累方案较多，在产品定制化方面具备显著优势，同时绝缘技术好，产品功耗较低；东睦科达的磁粉芯产品也具备较强的竞争力。