1. Klasyfikacja silników z magnesami trwałymi i czynniki napędzające branżę

Istnieje wiele typów silników o elastycznych kształtach i rozmiarach. Ze względu na funkcję silnika, silniki z magnesami trwałymi można podzielić na trzy typy: generatory z magnesami trwałymi, silniki z magnesami trwałymi oraz czujniki sygnału z magnesami trwałymi. Spośród nich silniki z magnesami trwałymi dzielą się głównie na synchroniczne, prądu stałego i krokowe.

1) Silnik synchroniczny z magnesami trwałymi:

Konstrukcja stojana i zasada działania są zbieżne z tradycyjnymi silnikami asynchronicznymi prądu przemiennego. Ze względu na wysoki współczynnik funkcjonalności i wysoką sprawność, silniki te szybko się rozwinęły w ostatnich latach, stopniowo zastępując tradycyjne silniki asynchroniczne prądu przemiennego i są szeroko stosowane w automatyce przemysłowej, obrabiarkach, drukarstwie, tekstyliach, medycynie i innych dziedzinach.

2) Silnik prądu stałego z magnesami trwałymi:

Zasada działania i konstrukcja są podobne do tradycyjnych silników prądu stałego. Ze względu na różne metody komutacji, można je podzielić na szczotkowe (komutacja mechaniczna) i bezszczotkowe (komutacja elektroniczna). Są szeroko stosowane w pojazdach elektrycznych, elektronarzędziach, sprzęcie AGD i innych dziedzinach.

3) Silnik krokowy z magnesami trwałymi:

Wykorzystuje interakcję między polem magnetycznym generowanym przez magnes trwały a wirującym polem magnetycznym generowanym przez stojan, aby uzyskać precyzyjny ruch krokowy. Charakteryzuje się wysoką precyzją, szybkością reakcji i oszczędnością energii, dzięki czemu jest szeroko stosowany w precyzyjnych instrumentach, zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, sprzęcie medycznym i innych dziedzinach.

1.1 Czynniki napędowe

1.1.1 Strona produktu

Zasada działania magnesów trwałych jest prosta, a straty w silniku są znacznie zredukowane. Ogólnie rzecz biorąc, tradycyjne silniki elektromagnetyczne wymagają zewnętrznego źródła zasilania, aby wytworzyć siłę elektromotoryczną dla generatora, zapewnić moc początkową, a następnie działać na własnym napięciu wyjściowym. Zasada działania silników z magnesami trwałymi jest stosunkowo prosta, a pole magnetyczne muszą być wytwarzane jedynie przez magnesy trwałe.

W porównaniu z silnikami tradycyjnymi, zalety silników z magnesami trwałymi to przede wszystkim: ① niskie straty stojana; ② brak strat miedzi w wirniku; ③ brak strat żelaza w wirniku; ④ niskie tarcie aerodynamiczne. Należy jednak pamiętać, że kluczowym elementem silników z magnesami trwałymi jest to, że stal magnetyczna nie jest odporna na ciągłe wysokie temperatury. Aby uniknąć sytuacji, w której wydajność silnika ulegnie obniżeniu lub zostanie on uszkodzony z powodu rozmagnesowania, temperatura pracy silnika musi być odpowiednio kontrolowana.

Efekt oszczędności energii jest znaczący, a ogólna sprawność poprawiona. Poniżej przeprowadzamy szczegółową analizę wydajności, rozróżniając typy silników i materiały, z których są wykonane:

1) Pod względem typów silników

Wybraliśmy silniki synchroniczne z magnesami trwałymi do porównania z innymi tradycyjnymi silnikami, wśród których silniki reluktancyjne z przełączaną reluktancją, synchroniczne silniki reluktancyjne i silniki z magnesami trwałymi są silnikami synchronicznymi. W połączeniu ze wskaźnikami, ponieważ silniki z magnesami trwałymi nie wymagają szczotek i prądów wzbudzenia, mają one wyższą sprawność i gęstość mocy niż silniki tradycyjne. Pod względem zdolności przeciążeniowej, z wyjątkiem silników prądu stałego, które są stosunkowo niskie, inne typy niewiele się różnią. Sprawność i współczynnik mocy silników z magnesami trwałymi są najbardziej spektakularne, ze sprawnością 85-97%. Chociaż małe silniki zazwyczaj mogą osiągnąć ponad 80%, silniki z magnesami trwałymi mają oczywiste zalety w porównaniu ze sprawnością 40-60% silników asynchronicznych. Pod względem współczynnika mocy może on osiągnąć ponad 0,95, co wskazuje, że udział składowej czynnej prądu silników z magnesami trwałymi w prądzie całkowitym jest większy niż w przypadku innych typów, a wskaźnik wykorzystania energii jest wyższy.

2)Według surowców silnika

Ze względu na siłę magnetyczną i stopień rozwoju materiałów z magnesami trwałymi stosowanych w silnikach, silniki z magnesami trwałymi można podzielić na trzy kategorie: metalowe, ferrytowe i ziem rzadkich. Spośród nich obecnie szerzej stosowane są silniki z magnesami trwałymi ferrytowymi i ziem rzadkich.

W porównaniu z silnikami tradycyjnymi, silniki z magnesami trwałymi z pierwiastkami ziem rzadkich charakteryzują się prostszą konstrukcją i niższym wskaźnikiem awaryjności. Zastosowanie magnesów trwałych z pierwiastkami ziem rzadkich pozwala na zwiększenie gęstości magnetycznej w szczelinie powietrznej, zwiększenie prędkości obrotowej silnika do optymalnego poziomu oraz poprawę stosunku mocy do masy. Obszar zastosowań jest stosunkowo szeroki. Jedyną wadą silników z magnesami trwałymi jest ich wysoki koszt. Biorąc za przykład cenę silników z magnesami trwałymi z pierwiastkami ziem rzadkich, jest ona zazwyczaj ponad 2,5 razy wyższa niż cena silników tradycyjnych.

1.1.2 Strona polityczna

Polityka odgrywa również ważną rolę w promowaniu rozwoju silników z magnesami trwałymi.

1) Przemysł magnesów trwałych przeżywa szybki rozwój napędzany przez politykę.

Jako podstawowy surowiec do produkcji silników z magnesami trwałymi, rozwój technologii i popularność magnesów trwałych mają istotny wpływ na rozwój tych technologii. W ostatnich latach rząd podjął odpowiednie działania w zakresie wsparcia przemysłu, stymulacji polityki i opracowywania norm, aby aktywnie promować powszechne stosowanie materiałów z magnesami trwałymi oraz rozwój i ekspansję silników z magnesami trwałymi.

2) Stymulowanie potencjału wzrostu w kontekście zapotrzebowania na oszczędzanie energii i redukcję emisji.

Wraz z rosnącym naciskiem Chin na oszczędzanie energii i ochronę środowiska, dynamiczny rozwój silników z magnesami trwałymi otworzył nowe możliwości wzrostu. Od czasu wprowadzenia nowej normy krajowej w 2020 roku Chiny nie produkują już silników poniżej międzynarodowej normy IE3 i są zmuszone do stosowania bardziej wydajnych produktów. Ponadto, „Plan poprawy efektywności energetycznej” opublikowany w latach 2021 i 2022 zakładał, że w 2023 roku roczna produkcja silników energooszczędnych o wysokiej sprawności wyniesie 170 milionów kilowatów, a udział silników energooszczędnych o wysokiej sprawności w eksploatacji przekroczy 20%; w 2025 roku udział nowych silników energooszczędnych o wysokiej sprawności przekroczy 70%. Obliczone w stosunku 1 kilowatogodzina : 0,33 kilograma, odpowiada to zaoszczędzeniu 15 milionów ton standardowego węgla i zmniejszeniu emisji dwutlenku węgla o 28 milionów ton rocznie, co powinno wprowadzić silniki z magnesami trwałymi w erę szybkiego wzrostu.

2. Analiza łańcucha przemysłowego silników z magnesami trwałymi

Analizując cały łańcuch produkcyjny, zauważymy, że głównymi surowcami niezbędnymi do produkcji silników z magnesami trwałymi są różnorodne materiały magnetyczne (takie jak magnesy neodymowo-żelazowo-borowe, ferryty magnetyczne trwałe, samarowo-kobaltowe, aluminiowo-niklowo-kobaltowe itp.), miedź, stal, materiały izolacyjne i aluminium, wśród których wysokosprawne materiały magnetyczne stanowią podstawę produkcji wysokowydajnych silników z magnesami trwałymi. W przypadku segmentu produkcyjnego silników z magnesami trwałymi, są to głównie różne obszary zastosowań końcowych, w tym energetyka wiatrowa, nowe pojazdy energetyczne, przemysł lotniczy i kosmiczny, przemysł tekstylny, uzdatnianie wody itp. Wraz z ciągłą modernizacją sektora produkcyjnego, oczekuje się, że wzrost popytu na rynku zastosowań końcowych będzie dodatkowo promował produkcję silników z magnesami trwałymi na dużą skalę.

2.1 Upstream: Wysokiej jakości materiały magnetyczne przyczyniają się do kosztów, stanowiąc ponad 25%

Materiały stanowią ponad połowę całkowitych kosztów, a materiały magnetyczne odgrywają decydującą rolę w sprawności silnika. Surowce do silników z magnesami trwałymi obejmują głównie materiały magnetyczne (takie jak magnesy neodymowo-żelazowo-borowe, ferryty z magnesami trwałymi, samarowo-kobaltowe, aluminiowo-niklowo-kobaltowe itp.), blachy ze stali krzemowej, miedź, stal, aluminium itp. Materiały magnetyczne, blachy ze stali krzemowej i miedź stanowią główną część kosztów surowców, stanowiąc ponad 50%. Chociaż zgodnie ze strukturą kosztów tradycyjnych silników, początkowe koszty zakupu, instalacji i konserwacji silnika stanowią jedynie 2,70% całego cyklu jego życia, ze względu na czynniki takie jak cena produktu, konkurencyjność i popularność na rynku, producenci silników przywiązują dużą wagę do surowców.

1) Materiały magnetyczne:Magnesy ziem rzadkich charakteryzują się doskonałymi właściwościami magnetycznymi i doskonale nadają się do zastosowań wymagających wysokiej wydajności i mocy. Magnesy NdFeB i kobaltowe stanowią ważne zastosowania w materiałach z magnesami trwałymi. Ze względu na bogate zasoby pierwiastków ziem rzadkich w Chinach, produkcja NdFeB stanowi około 90% światowej produkcji. Od 2008 roku produkcja silników z magnesami trwałymi w Chinach gwałtownie wzrosła, stopniowo stając się największym producentem na świecie, a popyt na surowce NdFeB podwoił się w latach 2008–2020. Ze względu na specyfikę zasobów pierwiastków ziem rzadkich, produkcja i przetwarzanie NdFeB jest stosunkowo skomplikowane, dlatego cena silników z magnesami trwałymi jest wyższa niż w przypadku silników tradycyjnych. Materiały magnetyczne stanowią zazwyczaj około 30% całkowitego kosztu.

2) Blacha ze stali krzemowej:Stosowany głównie do produkcji rdzeni silników z magnesami trwałymi. Ze względu na złożony proces przygotowania, jego koszt jest stosunkowo wysoki. Blacha ze stali krzemowej stanowi około 20% całkowitego kosztu.

3) Miedź:Materiał ten jest głównie stosowany jako materiał przewodzący w silnikach z magnesami trwałymi, na które przypada ok. 15% całkowitych kosztów.

4) Stal:Stosowany głównie do produkcji materiałów konstrukcyjnych i powłok silników z magnesami trwałymi, stanowiąc około 10% całkowitych kosztów.

5) Aluminium:Stosowany głównie do produkcji radiatorów, pokryw końcowych i innych elementów odprowadzających ciepło.

6) Koszty sprzętu i narzędzi produkcyjnych:co stanowi około 15% całkowitych kosztów.

2.2 Downstream: Wiele branż przygotowuje się do podjęcia wysiłków, a ogromny potencjał w branży czeka na wykorzystanie

Silniki z magnesami trwałymi są obecnie szeroko stosowane w różnych dziedzinach i branżach. Do tej pory silniki z magnesami trwałymi z powodzeniem wkroczyły do ​​branży motoryzacyjnej, AGD, automatyki przemysłowej i innych, wnosząc istotny wkład w innowacje technologiczne i ekspansję rynkową. Ponadto, ze względu na ich znaczenie dla rozwoju gospodarczego, branże takie jak petrochemia, przemysł naftowo-gazowy, metalurgia i energetyka również zaczęły stopniowo stosować silniki z magnesami trwałymi. W przyszłości, wraz z rosnącym naciskiem na inteligencję, automatyzację i oszczędzanie energii, zastosowanie silników z magnesami trwałymi w różnych sektorach przemysłu będzie miało ogromny potencjał i utrzyma dynamiczny rozwój.

3. Analiza rynku silników z magnesami trwałymi

3.1 O podaży i popycie

Napędzany rozwojem nowych źródeł energii, popyt gwałtownie rośnie. Chińscy producenci silników z magnesami trwałymi z metali ziem rzadkich działają głównie we wschodnich i południowych Chinach, które są bogate w złoża metali ziem rzadkich i mają silne zaplecze przemysłowe. Istnieje duże zapotrzebowanie na silniki z magnesami trwałymi, co sprzyja tworzeniu kompletnego łańcucha przemysłowego. W latach 2015–2021 produkcja silników z magnesami trwałymi z metali ziem rzadkich w Chinach wzrosła z 768 milionów sztuk do 1,525 miliarda sztuk, przy średniorocznej stopie wzrostu na poziomie 12,11%, znacznie przekraczając średnią stopę wzrostu dla mikrosilników (silników o średnicy poniżej 160 mm lub mocy znamionowej poniżej 750 mW) wynoszącą 3,94%.

Dzięki dynamicznemu rozwojowi nowej dziedziny energetyki, popyt na silniki z magnesami trwałymi w sektorach downstream, takich jak energetyka wiatrowa i pojazdy elektryczne, dynamicznie rośnie w ostatnich latach. W latach 2021 i 2022 popyt w Chinach na silniki z magnesami trwałymi z metali ziem rzadkich wyniesie odpowiednio 1,193 miliarda sztuk i 1,283 miliarda sztuk, co oznacza wzrost rok do roku o 7,54%.

3.2 O wielkości rynku

Chiński rynek silników z magnesami trwałymi charakteryzuje się silnym wzrostem, a promocja segmentów downstream stymuluje potencjał rynkowy. W ciągu ostatnich kilku lat globalny rynek silników z magnesami trwałymi utrzymywał stały wzrost i wykazywał optymistyczny trend rozwojowy. W 2022 roku wartość rynku osiągnęła 48,58 mld USD, co stanowi wzrost rok do roku o 7,96%. Szacuje się, że do 2027 roku globalny rynek silników z magnesami trwałymi osiągnie 71,22 mld USD, ze skumulowaną roczną stopą wzrostu na poziomie 7,95%. Napędzany segmentami downstream, takimi jak nowe pojazdy energetyczne, klimatyzatory o zmiennej częstotliwości i energia wiatrowa, chiński rynek silników z magnesami trwałymi wykazuje szybki trend wzrostowy. Obecnie dominują na nim produkty o mocy 25–100 kW.

Rynek stale rośnie, a Chiny są liderem w rozwoju tej branży. Dzięki poprawie wydajności materiałów z magnesami trwałymi i rozwojowi technologii silników, globalny rynek silników z magnesami trwałymi utrzyma stabilny wzrost. Chiny utrzymają swoją pozycję lidera na rynku. W przyszłości integracja delty rzeki Jangcy, rozwój regionu zachodniego, wzrost konsumpcji i promocja polityki będą stanowić silny impuls dla powszechnego stosowania silników z magnesami trwałymi na rynku chińskim.

4. Globalny krajobraz konkurencji w segmencie silników z magnesami trwałymi

W rozwoju silników z magnesami trwałymi na całym świecie, Chiny, Niemcy i Japonia stały się liderami w produkcji wysokiej klasy, precyzyjnych i innowacyjnych silników z magnesami trwałymi, dzięki wieloletniemu doświadczeniu w produkcji i kluczowym technologiom.

Chiny stały się ważną bazą dla światowego przemysłu silników z magnesami trwałymi, a ich konkurencyjność stale rośnie.

Pod względem układu regionalnego Jiangsu, Zhejiang, Fujian, Hunan i Anhui stały się ważnymi bazami chińskiego przemysłu silników z magnesami trwałymi, zajmując znaczące udziały w rynku.

W przyszłości w globalnym przemyśle silników z magnesami trwałymi nastąpi większa konkurencja, a Chiny, jako najbardziej dynamiczny i potencjalny rynek na świecie, odegrają ważną rolę w tym procesie.

5. Wprowadzenie do silnika z magnesami trwałymi Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Permanent-Magnetic Machinery&Electrical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) została założona 18 października 2007 roku z kapitałem zakładowym w wysokości 144 milionów juanów. Siedziba firmy znajduje się w strefie rozwoju gospodarczego Shuangfeng w mieście Hefei w prowincji Anhui. Jest to nowoczesne, zaawansowane technologicznie przedsiębiorstwo, integrujące badania i rozwój silników z magnesami trwałymi, produkcję, sprzedaż i serwis.

Firma zawsze koncentrowała się na badaniach i rozwoju produktów. Zespół badawczo-rozwojowy silników z magnesami trwałymi, liczący ponad 40 osób, nawiązał długofalową współpracę z uniwersytetami, instytucjami badawczymi i dużymi przedsiębiorstwami państwowymi. Zespół badawczo-rozwojowy wykorzystuje nowoczesną teorię projektowania silników i zaawansowane technologie. Po ponad dziesięciu latach gromadzenia wiedzy technicznej firma opracowała blisko 2000 specyfikacji silników z magnesami trwałymi, takich jak silniki konwencjonalne, o zmiennej częstotliwości, przeciwwybuchowe, przeciwwybuchowe o zmiennej częstotliwości, z napędem bezpośrednim i przeciwwybuchowe z napędem bezpośrednim. Firma w pełni rozumie wymagania techniczne różnych urządzeń napędowych w różnych branżach i opanowała dużą ilość danych z pierwszej ręki dotyczących projektowania, produkcji, testowania i użytkowania.

Silniki z magnesami trwałymi niskiego i wysokiego napięcia firmy Mingteng z powodzeniem pracują w różnych obciążeniach, takich jak wentylatory, pompy wodne, przenośniki taśmowe, młyny kulowe, miksery, kruszarki, zgarniacze, pompy olejowe, maszyny przędzalnicze itp. w różnych dziedzinach, na przykład w górnictwie, hutnictwie i energetyce, zapewniając dobre efekty w zakresie oszczędzania energii i zyskując szerokie uznanie.

Firma Mingteng zawsze kładła nacisk na niezależną innowację, przestrzegając polityki korporacyjnej „produktów najwyższej klasy, zarządzania najwyższej klasy, usług najwyższej klasy i marek najwyższej klasy”, dostosowując inteligentne systemy silników z magnesami trwałymi do potrzeb użytkowników, tworząc zespół ds. badań i rozwoju oraz innowacji w zakresie zastosowań silników z magnesami trwałymi z chińskimi wpływami oraz dążąc do stania się liderem i podmiotem wyznaczającym standardy w chińskiej branży silników z magnesami trwałymi z metali ziem rzadkich.

Prawa autorskie: Niniejszy artykuł jest przedrukiem oryginalnego linku:

https://mp.weixin.qq.com/s/PF9VseLCkGkGywbmr2Jfkw

Niniejszy artykuł nie odzwierciedla poglądów naszej firmy. Jeśli masz inne zdanie lub poglądy, prosimy o ich skorygowanie!