研究报告全文：1eltiTelbaT电子设备行业动态点评TableTitle行业研究挖掘价值投资成长关注无稀土电机发展的潜在路径电子TableRank设强于大市维持备2023年03月07日东方财富证券研究所TableAuthor证证券分析师邹杰券TableSummary研事项证书编号S1160523010001究报联系人夏嘉鑫北京时间3月2日凌晨特斯拉在美国得州超级工厂举办投资者日电话021-23586316告活动正式揭晓了宏图第三章马斯克表示希望整个人类社会未来都可以采用清洁能源在2050年前实现100能源可持续TablePicQuote相对指数表现公司提到随着世界向清洁能源过渡稀土的需求在急剧增加不仅329在满足下游需求方面有难度而且在开采稀土有环境和健康风险因-295此公司已设计了下一代使用永磁电机的驱动单元将完全不使用稀-918-1542土材料新产品将具有更低的成本同时保持高效-21663757779711717图表1宏图3活动-2790电子设备沪深300TableReport相关研究光学光电子系列报告之四投影设备行业剖析关注发展趋势及新兴应用20230306LCDTV订单需求预期强劲反弹重视背光源升级迸发的产业机会20230215资料来源哔哩哔哩东方财富证券研究所IC载板系列报告之一ABF载板国产替代在即先进封装注入新活力20230203柳暗花明秉供给创新期需求复苏20230118Chiplet与先进封装共塑后摩尔时代半导体产业链新格局20230118Tableyemei电子设备行业动态点评2017评论在Model3中特斯拉通过使用永磁同步电机替代感应电机大幅提升性能与整体续航里程考虑到材料成本以及供应链安全公司在宏图3上明确提出将发展并应用无稀土电机我们认为发展无稀土电机至少包含两条路径其一虽然特斯拉已表示将继续使用永磁电机我们仍对更换电机类型做出探讨其二是更换目前永磁电机中使用的以钕铁硼为主的稀土材料图表2Model3电机示意图资料来源汽车之家东方财富证券研究所电机类型方面主要包括永磁同步电机交流异步电机开关磁阻电机以及励磁电机其中永磁同步电机与交流异步电机为目前新能源汽车市场常见方案选择永磁同步电机在新能源汽车领域目前被广泛使用永磁电机对比其他类型电机具有较高的功率密度和转矩密度可以有效减小体积由于转子转动惯量小因此具有更好的动态性能以及更低的噪声而永磁同步电机的劣势在于其成本相对更高使用钕铁硼永磁体对稀土材料依赖较高图表3永磁同步电机示意图资料来源智电汽车东方财富证券研究所交流异步电机其优点在于成本较低工艺相对简单对工作环境温度的适应性更强缺点在于异步电机对比永磁同步电机在同样的功率和扭矩下所需要的体积和重量大于同步电机目前异步电机的控制精度以及能耗方面仍存在一定差距面对复杂使用场景如反复启停加减速时电机效率低于同步电机从综合能耗的角度上异步电机弱于永磁同步电机特斯拉在四驱车型采用前异步后永磁同步的布局单电机车型则仅使用永磁同步电机敬请阅读本报告正文后各项声明2Tableyemei电子设备行业动态点评2017图表4异步电机示意图资料来源智电汽车东方财富证券研究所励磁电机对比永磁电机使用电源提供电流通过转子绕组产生励磁而非直接使用永磁体因此不依赖于稀土材料由于励磁可以调节在低速及高速场景下都可以提供合适的励磁但是由于励磁电机转子绕组耐温较差转子冷却问题更加突出且转子本身结构复杂降低了电机系统的可靠性维护成本较高开关磁阻电机SwitchedReluctanceMotorSRM也成为可变磁阻电机是近年来兴起的调速电机类型由于其结构简单具备高速运行能力对高温不敏感等特点被广泛关注开关磁阻电机在运行过程中绕组的电感随着转子的旋转而变化从而存在转矩脉冲以及较高噪声等缺点图表5宝马励磁电机图表6开关磁阻电机示意图资料来源网通社百度东方财富证券研究所资料来源linquip东方财富证券研究所由于开关磁阻电机目前装车的可能性较低对比以上其他电机方案综合性能成本以及可靠性方面对比目前永磁同步电机方案的综合优势仍要高于其他电机方案感应电机在性能上逊色于永磁电机与励磁电机而励磁电机在可靠性方面弱于永磁电机同时特斯拉在活动中表示将继续使用永磁电机因此我们认为从材料替代的角度探讨无稀土电机方案的潜在路径更为合适图表7电机方案横向对比电机类型稀土永磁同步感应异步励磁同步性能高中较高成本高中较高可靠性高高中资料来源东方财富证券研究所整理敬请阅读本报告正文后各项声明3Tableyemei电子设备行业动态点评2017替换稀土永磁材料路线方面目前主流想法包括使用铁氧体铝镍钴来替代钕铁硼从而减少稀土的使用对比以上常见磁性材料的剩余磁通密度以及矫顽力包括铁氧体与铝镍钴等常见磁性材料对比钕铁硼性能仍较弱钐钴材料在性能上与钕铁硼差异较小但钐钴仍属于稀土永磁材料不符合0稀土的替代需求图表8不同磁性材料的对比资料来源SciencedirectVectormagnets东方财富证券研究所研究发现硬磁材料之中氮化铁-Fe16N2在理论性能上具备替代钕铁硼的可能性铁基磁性化合物通常具有较高的饱和磁化强度晶格间隙的氮原子改变了金属之间的原子距离从而对磁性材料的性能产生影响NironMagnetics是美国新兴磁材厂商将纳米材料工程与冶金方法结合致力于打造高强度无稀土永磁体氮化铁Niron表示氮化铁具有所有已知化合物中最高的磁通密度比任何已知的永磁化合物高50以上图表9氮化铁Fe16N2资料来源SDMMagnetics东方财富证券研究所材料性能方面Niron的创始人王建平教授的Environment-friendlybulkFe16N2permanentmagnetReviewandprospective中提到-Fe16N2采用环保型原材料具有极高的饱和磁通密度29T以及极高的磁各向异性常数18MJm3从成本角度氮化铁由铁和氮元素制程成本对比稀土材敬请阅读本报告正文后各项声明4Tableyemei电子设备行业动态点评2017料将大幅下降Niron同时表示在氮化铁制备过程中对环境污染对比其他材料平均减少23最高减少95图表10Niron对比含钕稀土磁材资料来源NironMagnetics东方财富证券研究所氮化铁存在多种制备方案铁氮化合物早在19世纪30年代便出现研究至50年代出现Fe-N相图氮化技术在其后实现工业应用随着科技进步与实验方式的改进逐渐出现通过溅射离子注入以及其他薄膜工艺制备Fe16N2的薄膜以及通过固气反应制备含Fe16N2的氮化物粉末的技术图表11一种合成氮化铁的试验方式资料来源明尼苏达大学东方财富证券研究所应用方面Niron表示已与通用汽车GM马凯特marquette大学合作开发无稀土材料的电动汽车传动系统Drivetrains英国MotorDesign公司分别基于Niron的氮化铁以及钕磁铁设计了两台Prius级别30kW125Nm电机对比钕永磁电机在保留了原始电机直径的情况下应用Niron的材料可以使得电机体积下降10磁材节省15-30敬请阅读本报告正文后各项声明5Tableyemei电子设备行业动态点评2017图表12基于清洁材料的电机设计资料来源emobility-engineeringNironMagnetics东方财富证券研究所综合以上我们认为考虑无稀土电机的方案应从材料替换的角度出发而氮化铁-Fe16N2材料作为降低永磁电机稀土材料的使用上具有较高的可能性建议关注氮化铁制备及产业链机会风险提示产品开发进度良率等不及预期新技术迭代下游需求不及预期敬请阅读本报告正文后各项声明6Tableyemei电子设备行业动态点评2017东方财富证券股份有限公司以下简称本公司具有中国证监会核准的证券投资咨询业务资格分析师申明作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力保证报告所采用的数据均来自合规渠道分析逻辑基于作者的职业理解本报告清晰准确地反映了作者的研究观点力求独立客观和公正结论不受任何第三方的授意或影响特此声明投资建议的评级标准报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级另有说明的除外评级标准为报告发布日后3到12个月内的相对市场表现也即以报告发布日后的3到12个月内的公司股价或行业指数相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准其中A股市场以沪深300指数为基准新三板市场以三板成指针对协议转让标的或三板做市指数针对做市转让标的为基准香港市场以恒生指数为基准美国市场以标普500指数为基准股票评级买入相对同期相关证券市场代表性指数涨幅15以上增持相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于515之间中性相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-55之间减持相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-15-5之间卖出相对同期相关证券市场代表性指数跌幅15以上行业评级强于大市相对同期相关证券市场代表性指数涨幅10以上中性相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-1010之间弱于大市相对同期相关证券市场代表性指数跌幅10以上免责声明本研究报告由东方财富证券股份有限公司制作及在中华人民共和国香港和澳门特别行政区台湾省除外发布本研究报告仅供本公司的客户使用本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户本研究报告是基于本公司认为可靠的且目前已公开的信息撰写本公司力求但不保证该信息的准确性和完整性客户也不应该认为该信息是准确和完整的同时本公司不保证文中观点或陈述不会发生任何变更在不同时期本公司可发出与本报告所载资料意见及推测不一致的报告本公司会适时更新我们的研究但可能会因某些规定而无法做到除了一些定期出版的报告之外绝大多数研究报告是在分析师认为适当的时候不定期地发布在任何情况下本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议也没有考虑到个别客户特殊的投资目标财务状况或需求客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况若有必要应寻求专家意见本报告所载的资料工具意见及推测只提供给客户作参考之用并非作为或被视为出售或购买证券或其他投资标的的邀请或向人作出邀请本报告中提及的投资价格和价值以及这些投资带来的收入可能会波动过去的表现并不代表未来的表现未来的回报也无法保证投资者可能会损失本金外汇汇率波动有可能对某些投资的价值或价格或来自这一投资的收入产生不良影响那些涉及期货期权及其它衍生工具的交易因其包括重大的市场风险因此并不适合所有投资者在任何情况下本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容所引致的任何损失负任何责任投资者需自行承担风险本报告主要以电子版形式分发间或也会辅以印刷品形式分发所有报告版权均归本公司所有未经本公司事先书面授权任何机构或个人不得以任何形式复制转发或公开传播本报告的全部或部分内容不得将报告内容作为诉讼仲裁传媒所引用之证明或依据不得用于营利或用于未经允许的其它用途如需引用刊发或转载本报告需注明出处为东方财富证券研究所且不得对本报告进行任何有悖原意的引用删节和修改敬请阅读本报告正文后各项声明7