I. Доля стоимости основного сырья: магнитные материалы преобладают, металлические материалы дополняют
Структура затрат на электродвигатели для электромобилей сосредоточена в основном на четырех основных материалах: постоянные магниты NdFeB, электротехническая сталь, эмалированная проволока (медь/алюминий) и алюминиевые конструкционные компоненты. Согласно отраслевым данным, распределение затрат на постоянные магнитные синхронные двигатели (используемые более чем в 80% моделей электромобилей) выглядит следующим образом:
Постоянные магниты NdFeB: На них приходится 30-45% затрат на сырье, что делает их самой дорогостоящей статьей затрат. Высокопроизводительные магниты NdFeB (например, с внутренней коэрцитивной силой Hcj > 20 кОэ) являются основным источником магнитного поля ротора, с использованием 4-6 кг на двигатель. Цена на редкоземельный элемент Pr-Nd существенно влияет на эти затраты. В случае значительного повышения цен на Pr-Nd это оказывает заметное влияние на структуру затрат производителей двигателей.
Электротехническая сталь: На нее приходится 15-20% затрат на сырье. Холоднокатаная неориентированная электротехническая сталь (марка 50W350) используется для изготовления статора и ротора, с использованием 80-120 кг на единицу. Ее стоимость зависит от цен на железную руду и сплавы, а высококачественная электротехническая сталь (с низкими потерями на железе и высокой магнитной проницаемостью) может стоить на 20% дороже, чем стандартные модели.
Эмалированная проволока: На нее приходится 15-25% затрат на сырье. Медная эмалированная проволока (с проводимостью 5,96×10⁷ С/м) является основным выбором для обмотки статора, с использованием 25-40 кг на единицу. Колебания цен на медь напрямую влияют на затраты и аналогично влияют на электродвигатели для электромобилей.
Алюминиевые сплавы: На них приходится 10-15% затрат на сырье. Используемые в конструкционных компонентах, таких как корпуса двигателей и крышки, спрос на легкие материалы привел к увеличению их использования. Новые типы редкоземельных алюминиевых сплавов (с добавлением лантана) стоят на 30% дешевле, чем традиционный литой алюминий, имеют прочность на разрыв 265 МПа и были использованы в некоторых моделях автомобилей.
II. Правила торговли: дизайн, определяемый производителями оборудования, и заказные магнитные материалы, управляющие цепочкой поставок
Сотрудничество в цепочке поставок для электродвигателей для электромобилей следует трехуровневой модели заказного производства «производитель оборудования → производитель двигателей → поставщик магнитных материалов», основная логика которой заключается в дифференцированном распределении технических барьеров и веса затрат.
Производители оригинального оборудования определяют технические спецификации: автопроизводители (например, BYD, Tesla) устанавливают параметры производительности двигателя (например, пиковая мощность 150 кВт, максимальная скорость 16 000 об/мин) на основе позиционирования модели автомобиля (запас хода, мощность, NVH), а затем передают план проектирования производителю двигателей.
Разделение требований к материалам для завода по производству двигателей:
Аутсорсинг материалов с высоким порогом: Неодим-железо-боровые магниты, из-за использования редкоземельных формул (например, добавление диспрозия и тербия) и процессов нанесения покрытия (для защиты от коррозии) и других запатентованных технологий, производятся на заказ заводами по производству магнитных материалов после предоставления чертежей ротора заводом по производству двигателей.
Самостоятельное хранение материалов с низким порогом: Эмалированные провода, алюминиевые сплавы и другие стандартизированные материалы обычно хранятся в качестве безопасного запаса (около двух-четырех недель) на заводе по производству двигателей, но крупные закупки все равно осуществляются по заказу.
Посвященная производственная линия на заводе по производству магнитных материалов: Заводы по производству магнитных материалов (например, Ningbo Yunsheng, Innuovo) регулируют пропорцию редкоземельных элементов и оптимизируют ориентацию магнитного поля в соответствии с чертежами, предоставленными заводом по производству двигателей, предлагая посвященную производственную линию для одной модели автомобиля. Цикл поставки магнитов составляет 60-90 дней (включая спекание и намагничивание), что требует строгой синхронизации с конвейером сборки двигателей.
III. Основные направления конкурентной борьбы по стоимости: Незаменимость магнитных материалов и гибкая замена базовых материалов
Путь оптимизации затрат на сырье поляризуется из-за технологических барьеров:
Жесткое ограничение NdFeB: на данный момент нет крупномасштабных альтернатив редкоземельным постоянным магнитам. Двигатели без магнитов, такие как индукционные двигатели, из-за их низкой эффективности (менее 94%) и большого размера, используются только в некоторых начальных моделях автомобилей. Высокая доля затрат на магнитные материалы обусловлена фундаментальной связью между производительностью и стоимостью: NdFeB с высокой коэрцитивной силой (устойчивый до 150°C) на 25% дороже обычных типов, но может увеличить плотность мощности двигателей на 20%. Производителям приходится балансировать между производительностью и стоимостью.
Медь на алюминий: Эмалированный алюминиевый провод стоит на 40% дешевле, но требует увеличения площади сечения на 30%, чтобы компенсировать потери сопротивления, что приводит к снижению коэффициента заполнения паза. Это возможно только для маленьких двигателей (менее 50 кВт).
Электротехническая сталь → Аморфные материалы: Потери на железо аморфных лент снижаются на 70% (например, продукты Yunlu), но стоимость в 1,5 раза выше, чем у электротехнической стали, и обработка затруднена. Используется только в премиальных моделях автомобилей (GAC Hyptec с дополнительным пробегом 150 км), доля использования менее 5%.
Облегчение конструкционных элементов: Редкоземельный алюминиевый сплав (с 0,15% лантана) стоит на 30 меньше, чем литой алюминий, и постепенно заменяет традиционные медные компоненты.
IV. Будущие тенденции: инновации в материалах перестраивают соотношение затрат
Технологическая эволюция меняет структуру затрат:
1. Революция в снижении использования магнитных материалов:
Технология диффузии зернограниц: концентрация диспрозия и тербия на поверхности магнитов (слой проникновения < 10 мкм), постепенное снижение использования редкоземельных элементов
Создание системы переработки: к 2030 году непрерывно повышается коэффициент переработки NdFeB, Министерство промышленности и информационных технологий продвигает стандартизированную разборку вышедших из строя двигателей
2. Широкое распространение двигателей с плоскими проводами: Непрерывное улучшение коэффициента заполнения пазов за счет использования медных проводов с нерегулярным сечением способствует снижению затрат
3. Применение сверхпроводящих материалов: Некоторые производители используют сверхпроводящие материалы для снижения использования магнитных материалов.
