高性能稀土永磁——轨道交通即将进入永磁时代

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-10-14 15:34:58】【打印】【关闭】

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永磁材料是指具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料，又称硬磁材料。常用的永磁材料有铁氧体磁体、钐钴磁体和钕铁硼磁体。铁氧体磁体一般使用在对磁性能力要求较低的中低端产品中；钐钴磁体受制于钐、钴稀土元素价格十分昂贵，主要应用于军事装备、航空航天、高温电机等少数环境恶劣的领域；钕铁硼磁体与其他永磁材料相比磁性能优势突。它具有极高的磁能积、矫顽力和能量密度，被称为“磁王”，并且其机械性能好、易加工。这些优异性能使得钕铁硼永磁材料在现代工业和电子技术中获得了广泛应用，成为永磁行业名副其实的“主角”。轨道交通领域永磁同步传动系统中的永磁材料主要是高性能钕铁硼材料，即以速凝甩带法制成，Hcj(kOe)+(BH)max(MGOe)>60的烧结钕铁硼材料。

高性能钕铁硼磁体的行业产业链比较简单。行业调查报告上游是稀土冶炼业（包括重稀土冶炼业、轻稀土冶炼业）、纯铁制造业及能源电力行业。中游是高性能钕铁硼生产商。下游大致包括电子产品、变频空调、节能电梯、风力发电、传统汽车、新能源汽车、智能机器人等领域。其中电子产品领域包括VCM、手机、磁盘驱动器等。在这些领域中高性能钕铁硼大部分都是用作永磁电机的磁钢材料。

高性能钕铁硼行业上下游产业链

高性能钕铁硼下游应用广泛

稀土永磁年产量10万吨左右，低端市场完全被中国垄断，企业之间恶性竞争。高性能钕铁硼年产不足5万吨，基本被中国和日本企业平分。2012/2013/2014年全球高性能钕铁硼产量为3.8/4.1/4.3万吨，过去三年年均复合增速为2.4%。

全球及中国高性能钕铁硼产量及占比（单位：吨）

高性能钕铁硼主要应用在轨道交通车辆的牵引传动系统中。牵引传动系统在轨道交通车辆中的作用是实现电能量转换的“心脏”单元，其性质决定了轨道交通车辆的动力品质、能耗和控制特性，因而是轨道交通车辆节能升级的关机部件。世界轨道交通车辆的牵引系统技术目前正在由“异步传动”向“永磁同步传动”发展。

永磁同步传动系统相比于异步传动系统具有明显优势。主要体现在以下几个方面：1低传递损耗、低噪声；2不需要解体电机清扫；3减轻重量、提高效率；4转向架有更多自由空间、降低曲线磨耗；5增加径向调节能力；6解决轮轨侧磨、曲线波磨、轮重减载脱轨、曲线噪声问题。因而成为各大发达国家竞相研究的技术热点。

永磁传动系统优势突出

我国近年来在轨道交通领域永磁同步牵引系统研究和应用加速，突破消息频出。在高铁方面，2015年1月我国首列永磁高铁完胜首秀，30万公里运营考核后将实现载客运营；在地铁方面2011年底，株洲所永磁牵引系统在沈阳地铁2号线成功装车，实现了国内轨道交通领域的首次应用，结束了中国铁路没有永磁牵引系统的历史。2016年5月，中车四方股份公司研制的首列永磁跨座式单轨列车，为新一代基于永磁牵引的双轴转向架大运量跨座式单轨，具有“爬坡能力强、转弯半径小、载客量大、安全可靠、噪音低、节能环保”等突出优势。

我国永磁牵引技术在轨道交通领域进展

中国首列永磁高铁

中国首列永磁跨坐式单轨列车

高性能稀土永磁在轨道交通潜在市场空间巨大。永磁地铁从2012年首次试运行到2016年正式装载运行经过了4年时间，未来市场份额将快速扩大；而正在试运行中的永磁高铁最早在2017年即可正式装载运行。保守估计2018年以后，中国将加速进入永磁轨道交通时代。预计至2020年新增高铁、城市轨道交通列车中分别有30%和50%采用永磁同步传统系统。目前一辆永磁列车使用高性能稀土永磁约为0.25吨，则2020年，轨道交通领域使用高性能稀土永磁材料有望达到2,918吨。相信2025年之前，永磁列车将成为轨道交通领域的主力军，届时每年轨道交通用高性能钕铁硼材料的消费量可达万吨，而我国现阶段高性能钕铁硼材料的产量不足5万吨，因此未来轨道交通领域将对高性能钕铁硼材料的需求具有强烈的拉动作用。

2016-2020中国轨道交通铝型材需求测算