I. Tỷ lệ chi phí nguyên liệu thô chính: Vật liệu từ tính chiếm ưu thế, vật liệu kim loại phối hợp
Cấu trúc chi phí của động cơ xe điện năng lượng mới (NEV) tập trung chủ yếu vào bốn loại vật liệu chính: nam châm vĩnh cửu NdFeB, tấm thép điện, dây quấn sơn (đồng/nhôm) và các thành phần cấu trúc bằng hợp kim nhôm. Theo dữ liệu của ngành, phân bổ chi phí cho động cơ đồng bộ từ tính nam châm vĩnh cửu (chiếm hơn 80% số mẫu xe năng lượng mới) như sau:
Nam châm vĩnh cửu NdFeB: Chiếm 30% - 45% chi phí nguyên liệu thô, là hạng mục chi phí lớn nhất. NdFeB hiệu năng cao (ví dụ như những loại có từ tính cứng nội tại Hcj > 20kOe) là nguồn cung cấp từ trường chính của rôto, với lượng sử dụng 4 - 6kg cho mỗi động cơ. Giá của Pr-Nd, một nguyên tố hiếm, ảnh hưởng đáng kể đến chi phí này. Trong trường hợp giá Pr-Nd tăng đáng kể, sẽ có tác động đáng kể đến cấu trúc chi phí của các nhà sản xuất động cơ.
Thép điện: 15% - 20% chi phí nguyên liệu thô. Thép điện không định hướng cán nguội (loại 50W350) tạo thành lõi stator và rôto, với lượng sử dụng 80 - 120 kg cho mỗi đơn vị. Chi phí của nó bị ảnh hưởng bởi giá quặng sắt và các nguyên tố hợp kim, và thép điện cao cấp (hao hụt sắt thấp, độ thẩm từ cao) có thể có giá cao hơn 20% so với các mẫu tiêu chuẩn.
Dây quấn sơn: Chiếm 15% - 25% chi phí nguyên liệu thô. Dây quấn sơn bằng đồng (với độ dẫn điện 5,96×10⁷ S/m) là lựa chọn chính yếu cho các cuộn dây stator, với lượng sử dụng 25 - 40kg cho mỗi đơn vị. Biến động giá đồng ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí và cũng tác động đến động cơ xe điện năng lượng mới
Hợp kim nhôm: Chiếm 10% - 15% chi phí nguyên liệu thô. Được sử dụng trong các thành phần cấu trúc như vỏ động cơ và nắp cuối, nhu cầu về vật liệu nhẹ đã thúc đẩy tăng tỷ lệ sử dụng của chúng. Các loại hợp kim nhôm hiếm mới (có thêm lanthanum) có giá thấp hơn 30% so với nhôm đúc truyền thống, có độ bền kéo 265MPa và đã được áp dụng trong một số mẫu xe
II. Quy tắc giao dịch: Thiết kế do OEM chủ đạo và vật liệu từ tính tùy chỉnh thúc đẩy chuỗi cung ứng
Sự hợp tác chuỗi cung ứng cho động cơ NEV tuân theo mô hình tùy chỉnh ba cấp "OEM → Nhà sản xuất động cơ → Nhà cung cấp vật liệu từ tính", với logic cốt lõi nằm ở sự phân bổ khác biệt về rào cản kỹ thuật và trọng lượng chi phí.
Các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) xác định các thông số kỹ thuật: Các nhà sản xuất ô tô hạ nguồn (như BYD, Tesla) đặt các thông số hiệu suất động cơ (ví dụ: công suất đỉnh 150kW, tốc độ tối đa 16.000 vòng/phút) dựa trên vị trí của mẫu xe (điểm đến, công suất, NVH), sau đó chuyển kế hoạch thiết kế cho nhà sản xuất động cơ.
Phân rã yêu cầu vật liệu của Nhà máy Động cơ:
Ngoại giao vật liệu có ngưỡng cao: Nam châm NdFeB, do liên quan đến công thức đất hiếm (như việc thêm dysprosium và terbium) và quy trình phủ (để chống ăn mòn) và các công nghệ được cấp bằng sáng chế khác, được sản xuất theo đơn đặt hàng bởi các nhà máy vật liệu từ sau khi nhà máy động cơ cung cấp bản vẽ rotor.
Tự lưu trữ vật liệu có ngưỡng thấp: Dây sơn, hợp kim nhôm và các vật liệu tiêu chuẩn khác thường được giữ trong kho an toàn (khoảng 2-4 tuần) bởi các nhà máy động cơ, nhưng việc mua hàng lớn vẫn tuân theo đơn đặt hàng.
Dòng sản xuất chuyên dụng của Nhà máy Vật liệu Từ: Các nhà máy vật liệu từ (như Ningbo Yunsheng, Innuovo) điều chỉnh tỷ lệ các nguyên tố đất hiếm và tối ưu hóa hướng từ trường theo bản vẽ do nhà máy động cơ cung cấp, cung cấp một dòng sản xuất tùy chỉnh cho một mẫu xe duy nhất. Chu kỳ giao hàng cho nam châm là 60-90 ngày (bao gồm nung kết và từ hóa), đòi hỏi sự đồng bộ chặt chẽ với dây chuyền lắp ráp động cơ.
III. Điểm tập trung của cạnh tranh về chi phí: Tính không thể thay thế của vật liệu từ và sự thay thế linh hoạt của vật liệu cơ bản
Đường dẫn tối ưu hóa chi phí nguyên liệu phân cực do rào cản công nghệ:
Ràng buộc cứng nhắc của NdFeB: Hiện tại không có giải pháp thay thế lớn nào cho nam châm vĩnh cửu từ đất hiếm. Động cơ không sử dụng nam châm, như động cơ cảm ứng, do hiệu suất thấp (<94%) và kích thước lớn, chỉ được sử dụng trong một số mẫu xe nhập môn. Tỷ lệ chi phí cao của vật liệu từ chủ yếu là do sự gắn kết mạnh mẽ giữa hiệu suất và chi phí: Nam châm NdFeB có tính ép cao (chống chịu lên đến 150°C) đắt hơn 25% so với loại thông thường nhưng có thể tăng mật độ công suất của động cơ lên 20%. Các nhà sản xuất buộc phải cân nhắc giữa hiệu suất và chi phí.
Chuyển đổi từ Đồng sang Nhôm: Dây sơn nhôm rẻ hơn 40%, nhưng cần tăng 30% diện tích mặt cắt để bù đắp tổn thất điện trở, dẫn đến giảm tỷ lệ lấp đầy khe. Chỉ khả thi trong các động cơ nhỏ (dưới 50kW).
Thép điện → Vật liệu vô định hình: Mất mát sắt của dải vô định hình giảm 70% (như sản phẩm của Yunlu), nhưng chi phí là một phần rưỡi so với thép điện và việc gia công khó khăn. Nó chỉ được sử dụng trong các mẫu xe cao cấp (GAC Hyptec với phạm vi lái thêm 150km), với tỷ lệ thâm nhập dưới 5%.
Giảm trọng lượng thành phần cấu trúc: Hợp kim nhôm đất hiếm (với 0,15% lanthan) rẻ hơn nhôm đúc 30 và dần thay thế các thành phần lõi đồng truyền thống.
IV. Xu hướng tương lai: Sáng tạo vật liệu tái cấu trúc tỷ lệ chi phí
Sự tiến hóa công nghệ đang tái cấu trúc tỷ lệ chi phí:
1. Cơn cách mạng giảm vật liệu từ tính:
Công nghệ khuếch tán ranh giới hạt: Tập trung dysprosium và terbium trên bề mặt nam châm (lớp xâm nhập < 10μm), dần dần giảm việc sử dụng các nguyên tố đất hiếm
Xây dựng hệ thống tái chế: Tỷ lệ tái chế NdFeB liên tục được cải thiện đến năm 2030, Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin thúc đẩy việc tháo rời tiêu chuẩn hóa các động cơ đã nghỉ hưu
2. Sự phổ biến của động cơ dây phẳng: Việc cải thiện liên tục tỷ lệ lấp đầy khe thông qua việc sử dụng dây đồng có mặt cắt ngang không đều thúc đẩy việc giảm chi phí
3. Ứng dụng vật liệu siêu dẫn: Một số nhà sản xuất sử dụng vật liệu siêu dẫn để giảm việc sử dụng vật liệu từ tính.
