一、 新能源汽车是磁材的关键下游
新能源汽车的蓬勃发展给磁性材料带来巨大的发展空间。我国新能源汽车销量从2016年的的 50.7 万辆提高到 2021 年的 352.1 万辆，年均增长率达到47.34%，2022 年1-9月实现销量387.7 万辆，9 月新能源车零售渗透率*突破30%，我国新能源汽车产业发展已进入规模化快速发展的新阶段。无论从关键磁材未来的下游占比还是增长率来看，新能源汽车领域的发展都举足轻重，影响深远。磁性材料作为关键电子元器件的基础核心材料，大量应用到了汽车电机、车体、车身底盘和信息部件的各个方面，在汽车工业的发展中扮演越来越重要的角色。据统计，汽车部件通常有 2 万左右，其中磁性部件多达数千个。
电动化尚未止步，智能化犹有可为。新能源汽车上半场主要围绕电动化进行，我们认为电动化更多的是围绕市场需求提高性价比，降本增效展开，磁材作为电动化不可或缺的一部分肩负着提高能效，降低成本的重任。一方面，企业需要改进现有磁材的性能或是研发新一代磁材，提高饱和磁通密度、矫顽力、电阻率等关键指标，从而提高汽车能量的利用率，避免过多的能量损耗，另一方面，磁材制作的电感、电子变压器都是定制性，需要与客户沟通，从材料、工艺、机械生产化等方面探索降低成本的可能性。按照新能源汽车补贴相关政策，2022 年12月31日补贴将终止，如何降低补贴退坡带来的汽车成本压力等已成为新能源汽车厂商亟需解决的难题。智能化方面，主要以电动化为基础，需要全车各关键设备能够根据车载处理器要求自行工作，微特电机等需求进一步增加，车联网趋势下，对图像和信息采集、数据传输，数据即时处理等方面的要求会越来越高，因此对磁性器件数量和性能的要求也在提高。
二、 磁材的分类与性能
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、*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；*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。
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，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。
三、 电机中的磁材—钕铁硼、硅钢居主导地位
(一) 定子和转子是永磁同步电机的关键零部件
新能源汽车中的电机主要包括驱动电机和微特电机两类。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*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。
永磁同步电动机工作原理：永磁同步电动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，此时定子旋转磁场与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转动。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。
定子和转子是电机中的核心部件。定子是电机中静止不动的部分，圆筒内侧缠绕有很多绕组，绕组与外部电源接通，整个圆筒与机座固定在一起。定子由铁芯导磁体（硅钢片）和三相绕组（线圈在定子内每 120 度为一个单元，相互对称排列，形成 360 度的圆柱形定子）组成。
转子是定子内部缠有绕组的圆柱体，是电机中的旋转部件。它们与电动机的动力输出轴连接在一起并同速旋转。定子和转子之间没有任何链接和接触。转子由永磁体和铁芯导磁体组成，永磁体通常安装在转子铁芯周围，安装方式包括表面凸出式、表面嵌入式和内嵌式。凸出式安装成本较低，内嵌式安装可以在表面制成极靴，改善磁场的线性分布，有助于提高电机本身的功率密度和过载能力。
(二) 微特电机数量*高近百台
微特电机是指原理、结构、性能、作用等与常规电机不同,并且体积和输出功率都很小的电机。汽车用微特电机主要类型有单相异步电机、永磁无刷电机等，由于汽车用微特电机技术发展重点为高效节能电机，功率在数百毫瓦和数百瓦之间，主要分布于汽车的发动机、底盘、车身三大部位及附件中，是汽车动力系统的重要组成部分，未来将逐渐取代传统的机械系统，成为汽车的“关节”。
通常情况下，新能源汽车需要配备 1-2 台驱动电机，若干数量微特电机，微特电机使用数量多少与汽车档次成正比，据统计，每辆经济型汽车配备 20 台以上小电机，*轿车配备50台以上小电机，豪华型轿车配备近百台小电机。微特电机主要应用在以下零部件上；（1）汽车发动机部件上的应用：主要是在汽车起动机、电喷控制系统、发动机水箱（2）汽车底盘车架上的微特电机，主要应用在汽车电子悬架控制系统、电动助力转向装置（EPS）、汽车稳定性控制系统、汽车巡航控制系统、防抱死控制系统及驱动动力控制系统中；（3）汽车车身部件上的微特电机，主要使用在中央门锁装置、电动后视镜、自动升降天线、电动天窗、自动前灯、电动汽车座椅调整器、电动玻璃升降器、电动刮水器、空调系统、电子车速里程表等；（4）汽车附件上的微特电机，主要应用于吸尘器、充气机、气泵、抛光机、电动座椅按摩器等装置。
(三) 电机核心材料——钕铁硼、硅钢
驱动电机中构成定子、转子的主要材料是高性能钕铁硼（以速凝甩带法制成、内禀矫顽力 Hcj(kOe)和*大磁能积(BH)max(MGOe)之和大于 60 的烧结钕铁硼永磁）和无取向硅钢（钢中 Si 含量高于 0.5%、具有特定磁性能的 Fe-Si 或 Fe-Si-Al 软磁合金）。根据我们测算，钕铁硼磁材和硅钢片占电机原材料成本的4.5%和3%。
钕铁硼磁铁单位体积的磁场是铁氧体磁铁的近 20 倍，而且重量几乎是铁氧体的1/10，在电机领域拥有*的性能优势，目前的主要趋势是应用晶体颗粒微细化和晶界扩散Dy等工艺减少Dy 的用量，同时维持较高的剩磁密度。电机定转子铁芯由硅钢片压铸而成，主要采用冷扎片进行制造，主要牌号有DW800，DW600,DW470 等，目前的主要趋势是实现磁性能与机械强度的同步提升，制造工艺方面开发薄规格（0.3mm 以下）产品以降低铁损。目前日系、欧美合资新能源驱动电机用无取向硅钢厚度规格以 0.25mm 为主，国产新能源驱动电机用无取向硅钢厚度规格以0.35mm和0.30mm为主。
微特电机在汽车上位置、结构和作用各有不同，对永磁材料的要求也不相同，铝镍钴磁体、钐钴磁体、铁氧体以及钕铁硼磁材既互相竞争又相互补充，性价比是优先考虑因素。微特电机的转子部分，我们认为对于新能源汽车上性能要求较高，工作环境相对稳定的微特电机如 ABS（防抱死系统）、空调电机、EPS（电动助力转向系统）和主动刹车系统等30个部位的电机，高性能烧结钕铁硼永磁体有比较优势，渗透率会进一步提升，由于汽车各部分温度不同，对所用材料的耐热要求也不同，永磁铁氧体原材料丰富、价格低廉、居里温度高、温度系数小及耐腐蚀性好，适于工作环境较恶劣的汽车电机应用。因此将来较长一段时间内，电机中永磁铁氧体仍会占较大比例。
微特电机的定子铁芯部分，低频下硅钢仍占主导地位，技术成熟，中高频下传统硅钢电机效率很低, 相关厂商也积极开发更高牌号的无取向硅钢以降低铁损，同时非晶合金、纳米晶合金、超级铁芯、软磁复合材料等性能也十分优越, 节能潜力大，运用在电动汽车转向泵电机上能够提升效率、降低能耗、提升电动汽车的行驶里程，因此中高频市场目前以中高牌号硅钢为主，非晶合金等材料在未来工艺改进、成本降低后预计将占有一定市场。
(四) 电机磁材用量测算-高性能钕铁硼与中高牌号硅钢增速达39.51%/56.21%
我们假设（1）纯电动汽车中永磁同步电机磁材用量约 5kg，插电混动车型磁材用量为2kg。（2）汽车中除驱动电机外，高性能钕铁硼磁材的平均用量达到0.4kg，中低端钕铁硼等永磁材料用量约为 0.6kg。（3）无取向硅钢用量约为 80kg，中高牌号占比将从目前的20%提升至30%（4）纯电动汽车与插电混动车型比例为 7:3. 虽然行业内各参与者都在努力提高磁材性能，降低磁材重量，但我们认为随着电动化从10-N不断发展，高性能磁材在单车用量和占比上将保持稳定或有所提升。根据我们测算2025年全球高性能钕铁硼需求量将达到 10.58 万吨，中高牌号硅钢需求量将达到61.92 万吨。
四、 软磁材料是新能源汽车电气电路关键元器件材料
(一) 软磁材料在新能源汽车广泛应用
随着汽车电子多功能化应用普及，在汽车电子配套的软磁元器件朝着高频化、低损耗、耐高温、抗干扰性强方向发展。软磁材料主要是作为电感器、变压器、扼流圈、滤波器中的磁芯，应用在车载DC/DC变换器、充电桩、OBC 车载充电机、HEV 动力系统功率转换、照明系统、ECU（电子控制系统改）、BMS（电池管理系统）、PDU（电源分配单元）、倒车雷达系统、胎压检测系统、无人驾驶感应系统、车身 EMI、传感系统等部件，发挥调节电压、滤波、储能等作用。电感器原理：电感器件能够把电能转化为磁能存储起来，一般由骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成，由导线一圈靠一圈地绕在绝缘管上，导线彼此之间互相绝缘，而绝缘管可以是空心的，在空芯线圈中插入磁芯后，起到增加电感量、提高线圈品质、缩小线圈体积。
电感器在电路中具有通直流阻交流的作用。直流信号通过线圈时不会影响磁力线的变化，电阻就是导线本身的电阻；当交流信号通过线圈时，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，方向与外部电压方向相反，阻碍交流电通过，由于电感的这种特性，通常用于制造阻流圈、变压器、继电器，与电容器构成 LC 滤波器、LC 振荡器等。
比较典型的应用软磁材料的设备有车载充电机（OBC）和DC/DC 变换器。DC/DC 变换器可以分为升压型、降压型、升降压型，降压型可以将动力电池组高电压转换为恒定 12V 或者 14V、24V 低电压，既能给全车电器供电，又能给辅助蓄电池充电，是全车各电气组件的“闸口”，因此 DC/DC 变换器在电动汽车电气系统中处于核心位置。OBC 是指固定安装在电动汽车上的充电机，功能将充电桩的交流电转换为电池所需的直流电，主要由功率电路和控制电路组成。功率电路是由交流整压、变压器和功率管组成的，DC/DC变换器是其重要组成部分。作用主要是为方便使用交流电充电新增的装置，目前的趋势是将OBC和 DC/DC 集成在一起，减少体积占用。
(二) 高端铁氧体利润空间较大，800V 趋势下合金软磁粉芯受益颇多
软磁铁氧体在汽车电子中需求多，应用广。软磁铁氧体作为一种高频电气特性优良、成本相对低廉、易于加工成不同形状尺寸产品的电子的功能材料，广泛应用于汽车上的各种电感器、变压器、扼流圈、滤波器，其中*材料领域利润空间较大。如在EMI 中运用MnZn系高磁导率软磁铁氧体可以有效抑制电磁干扰；在变压器和扼流圈中采用高性能宽温低损耗功率铁氧体材料确保在在恶劣的环境下长期可靠运行，并保持高的效率。目前EV、HEV所用的技术含量较高的铁氧体产品，大多为日本和欧美等先进铁氧体厂家垄断。据新思界产业研究中心统计，2021年我国铁氧体软磁产量约为 23.5 万吨，占全球总量的四分之三，产能产量占比虽高，但产品多集中在中低端领域，产品价值较低，利润空间较小，且产能较为分散。非晶和纳米晶合金是电动汽车目前*为理想的软磁材料，在新能源汽车中的应用有待进一步扩展。非晶和纳米晶材料由于其特殊的结构和优异的综合软磁性能，主要用途是要用途是制造各类中高频变压器、高性能电感和滤波器、高精度电磁测量和传感器、以及高性能电磁屏蔽和吸波材料等。非晶材料制造的节能高效的非晶电机，特别适用于新能源汽车使用，具有小电流启动输出大扭矩、高速下扭矩不衰减和高速节能等突出优势。纳米晶超薄带制成的高频滤波电感、高性能共模电感、精密传感器、高频变压器等可大幅优化新能源汽车性能及效率。
金属软磁粉芯在 800V 高压平台趋势下受益较多。随着 800V 高压平台的落地与推广，新能源汽车核心三电系统以及空调压缩机、DCDC（直流变压器）、OBC（车载充电机）等部件需要对相关电气件重新开发。例如当 800V 逆变器与 800V 电机组合下电机功率损耗*低，逆变器效率更高，电容器也需要从 600V 升级至 1200V 才能适配 800V BEV。对应到软磁需求来看，金属软磁粉芯软磁由于饱和磁通密度大等综合性能优越，将进一步打开增长空间。存量下，合金软磁粉芯制成的电感产品能够耐受更大电流，存量替代方面需求将提升。增量下，由于 800V 方案下目前仍需兼容 400V 充电方案，常规的400V 充电桩无法适配800V平台的电池，因此需要在电车中增加了一个 400V 切换 800V 的升压充电装置。目前相对成熟的方案主要有以下两种：（1）增加具有升压功能的DCDC模块，技术较为成熟，但缺点是会占用多余的空间，增加额外成本。（2）利用电驱系统集成升压模块，使用电机绕组做电感，控制器 IGBT 做斩波、电容，这样可以节约空间，但缺点是电流热效应会使钕铁硼磁体发热，过高时产生热退磁。*种方案需要用到额外的金属软磁粉芯，在中短期有较大发展空间。
(三) 合金软磁粉芯与铁氧体软磁需求量CAGR达41.71%/34.30%
根据功率大小不同，需求不同，一辆车用磁材从几公斤到十几公斤不等。其中软磁铁氧体用量为 2kg 左右，EV 单车磁粉芯用量 0.6-0.8kg/辆，而PHEV单车磁粉芯需求约 2-3kg/辆，是 EV 的 3- 4 倍，金属软磁粉芯的单车用量约0.7kg 左右，800V下纯电动汽车合金软磁粉芯单车用量有望增长到 2.7kg。我们假设（1）纯电动汽车中合金软磁粉芯用量约 0.7kg，800V 平台于电动车渗透率上升至12%，对应合金软磁粉芯的需求量为单车 2kg。（2）软磁铁氧体单车用量为 2kg。（3）纯电动汽车与插电混动车型比例为 7:3. 综上，我们进行测算到 2025 年合金软磁粉芯的需求量将达到3.82 万吨，软磁铁氧体的需求量将达到 5.16 万吨。
五、 充电桩保有率及直流充电桩占比提升打开软磁增长空间
(一) 合金软磁粉芯与高端铁氧体更适配充电桩
充电桩可以分为接触式充电装置和无接触式充电装置，接触式充电桩包括直流充电桩和交流充电桩，除了交流充电桩不需要用到磁性元件外，其他均涉及电能形式的转换，充电桩即可以视为大的变压器，磁材是变压电感的主要材料之一。据统计，磁性材料在变压器等核心器件中占据15%以上成本，占充电桩成本的 2.25%-3%左右。假设建设一台充电桩需要2 万元，需要消耗500-600 元的磁性材料，2022-2025 年预计将为磁性材料带来82-98 亿元左右的市场空间。充电桩的指数性增长将为变压器电感以及使用的磁材带来极大增长空间。
交流充电桩供电为交流电，输出也为交流电，无法直接为动力电池充电，因此需要连接车载充电机进行交直流转换才能充电。直流充电桩与非直流车载充电机搭配，由非车载充电机与交流电网连接，将交流电转换为可控的直流电源，为汽车动力电池充电，非车载充电机一般安装在直流充电桩内部。以直流充电桩为例，充电桩通过 EMI 将交流电整流成直流，在通过DC-DC变换环节调节电压、电流输出，以便对动力电池输电。在输入、输出 EMI 滤波、PFC、DC-DC变换。
充电桩用到的变压器功率从几百到几千瓦都有，对功率、漏感、输入输出电压等有严格要求，其中主要用到的软磁材料通常有铁氧体、金属软磁粉芯等软磁材料。由于传统铁氧体功率损耗随温度变大较大，仅能在很窄的温度范围内实现低功耗，而充电桩大多处于室外露天环境下，环境温度范围较宽，因此合金软磁粉芯或低功耗铁氧体在充电桩应用上略有优势。