2022年软磁粉芯行业发展现状及市场规模分析

1、2022年软磁粉芯行业发展现状及市场规模分析一、软磁粉芯：软磁粉芯优于其他软磁材料，广泛用于各种电能变 换设备磁性材料易于磁化，也易于退磁，是一种用途广泛的基础功能材料。磁性材料按照磁化后去磁的 难易可分为永磁材料、软磁材料以及其他。通常将内禀矫顽力大于 0.8kA/m 的材料称为永磁材料， 将内禀矫顽力小于 0.8kA/m 的材料称为软磁材料。永磁材料一经磁化还能保持恒定磁性，永磁材 料断电后会保留有一部分磁性，铁芯便成了一个磁场，变压器因此成了发电机，这部分额外多出 来的电会对其它电器造成损害，因此电力变压器用软磁材料而不用永磁材料。软磁材料在较弱外 磁场作用下，磁感应强度达到很高的数值，

2、同时很低的矫顽磁力，易于磁化，同时也易于退磁。 因此所谓“软磁”，不是材料的质地柔软，而是容易磁化而已。软磁材料包括铁氧体软磁材料、 电工纯铁、电工硅钢、金属软磁粉芯、非晶/纳米晶材料等，其主要功能是导磁、电磁能量的转换 与传输，广泛用于各种电能变换设备中。粉末冶金技术催生高性能的金属软磁粉芯。软磁性材料经历了几个发展阶段：从传统的软磁合金 到软磁铁氧体材料，至 20 世纪 70 年代发展出了非晶/纳米晶软磁合金；粉末冶金技术催生新一代 高性能软磁材料金属软磁粉芯（Magnetic Powder Core），也被称为软磁复合材料（Soft Magnetic Composites）。金属软磁粉芯

3、以金属软磁粉末为原料，经过绝缘包覆、压制成型和热 处理等工艺制成磁芯元件，改善了金属软磁磁导率不够高的弱点。金属软磁的成分和特点各异，可根据各自的性能特点及成本选择应用场合，铁氧体软磁具有高电 阻率，非常适合高频情况下使用。软磁材料主要以铁氧体软磁和金属软磁这两类为主。应用较广 的金属软磁有以下几种，包括纯铁（纯铁）、铁硅（93.5%Fe，6.5%Si）、铁硅铝（89%Fe， 9%Si，6%Al）、铁镍（50%Ni，50%Fe）和铁镍钼（81%Ni，17%Fe，2%Mo）。这些金属软 磁粉芯有着各自的特点，可根据各自的性能特点及成本选择应用场合。铁氧体软磁是以 Fe2O3 为 主成分的亚铁磁性

4、氧化物，并掺杂少量非铁磁性氧化物，在一定条件下形成的固溶体，如 Mn-Zn 铁氧体、Ni-Zn 铁氧体等。铁氧体软磁具有高电阻率，故非常适合高频或超高频情况下使用。铁氧体软磁、非晶软磁和传统软磁各具优劣势。饱和磁感应强度 Bs、初始磁导率 i、居里温度 Tc 等参数是描述磁性材料的重要特征参数。以纯铁为代表的传统金属软磁材料饱和磁通密度较高居里温度也高，但低电阻导致高频情况下的涡流损耗大。软磁铁氧体在高频下具有高磁导率、高 电阻率、低损耗等特点，且批量生产、性能稳定、机械加工性能高，可利用模具制成各种形状的 磁芯，且成本较低，产品广泛应用于通信、传感、音像设备、开关电源和磁头工业等方面。最大

5、缺陷是饱和磁通密度明显低于其他各类软磁材料，其次是其居里温度较低，使用时温度稳定性差。 非晶软磁具有较好的磁学性质，但由于其特殊的层间结构，很难被加工成各种形状复杂的磁芯。软磁粉芯的特点为其广泛应用带来优势，综合性能好。（1）高饱和磁通密度 Bs，因此在高频下 使用软磁粉芯时可以减小元件的尺寸和重量，这一点对于提倡小型化、微型化的今天特别有意义。 （2）高电阻率，软磁粉芯在低频到中频甚至高频下都具有低的涡流损耗 Pe 和相对较低的总损 耗 Pc，因此可以在几十 Hz 到高达 30MHz 的很宽的频率范围内应用。（3）高居里温度，热稳定 性强，能够适应复杂的环境温度。（4）软磁粉芯可以通过改变软

6、磁粉末颗粒的成分、电阻率、 形状、尺寸分布、填充密度、加工条件和退火工艺等方法，大范围调节性能。（5）软磁粉芯可 以加工成复杂的几何形状。金属磁粉芯结合了金属和铁氧体软磁材料的优势，较高的电阻率能够 有效降低涡流损耗，且比软磁铁氧体具有更高的饱和磁化强度。可以说金属软磁粉芯在当今广泛 应用的各类软磁材料中，是综合性能最好的软磁材料之一。对于追求小型化、大功率的电子元器件，软磁粉芯将会是更好的选择。对于如何选择软磁材料， 可以从以下简化过的公式入手。由于“功率=电压电流”，在电压一定的情况下，绕组圈数要 尽可能的少，有利于提供较大的电流，输出更大的功率。从软磁材料本身来看，增大截面积和选 择更大

7、的磁通密度，都有利于减少绕组圈数，提高输出功率。对于元器件有小型化要求的应用领 域来说，提高磁通密度是主要选择；对于大功率的应用领域来说，仅增加磁芯截面积是不够的， 还需要提高磁通密度。因此，对于追求小型化或大功率的应用领域，软磁粉芯相对于铁氧体将会 是更好的选择。金属磁粉芯最主要的应用是制成电感元件，起到电能转换的作用，光伏、储能、变频空调、新能 源汽车及充电桩、UPS 等终端应用领域要求电感向小型化、高频化、高功率化发展，这些应用需 求使得市场对金属软磁材料的需求持续快速增长。2. 下游需求：新能源引领下，预计 2025 年全球市场规模或 达 81 亿元新能源产业维持高景气度，合金软磁材料

8、满足下游应用行业的新需求，应用日益广泛。光伏发电、 变频空调等磁材应用的传统优势领域保持较高景气度，新能源汽车、充电桩、储能等增量应用领 域开始进入快速成长期。合金软磁材料具有高饱和磁通密度及优异的高频损耗特性，与下游行业 出现的高频化、大功率发展的新需求相适应，近年来在光伏发电、变频空调、新能源汽车等领域 得到了广泛的应用。合金软磁材料更好的满足了行业发展的需求，参与到行业发展与变革带来的 机遇当中。2.1 光伏发电及储能光伏逆变器中的磁性电感元件工作温度较高，要求功率电感的直流偏置特性较高、铁损低。金属 磁粉芯在光伏逆变器的应用主要包括：Boost 升压电感和交流输出滤波电感。为了提升发电

9、量和 优化系统设计，组串式逆变器一般为两级结构，输入电压范围较宽，单相为 70-550V，三相为 200-1000V。前级为 BOOST 升压，要配置升压电感，后级为逆变电路，要配置滤波电感，升压 电感和滤波电感是功率电感，从工作电流的角度来看，功率电感在其整个工作段内纹波电流相对较大并且工作温度较高，从而对功率电感的直流偏置特性要求较高（尤其是高温时），一方面， 要提高功率电感对应软磁材料的高温 Bs（饱和磁通密度）；另一方面，要降低功率电感铁损，因 为功率电感的损耗可以占到光伏系统损耗的 20%-40%。铁硅铝磁粉芯电感是组串式光伏逆变器功率电感器的最佳选择，随光伏发电领域持续快速发展。

10、在各类磁性材料中，铁硅铝磁粉芯具有分布式气隙、饱和磁感应强度大、宽恒磁导率、高居里温 度、在高频下具有极低的损耗。另一方面，据光伏逆变器厂商固德威披露，电感在其采购成本中 占比 12%左右，而铁硅铝磁粉芯的价格适中。因此，铁硅铝磁粉芯是组串式光伏逆变器功率电感 器的最佳选择。随着组串式逆变器占比提升并逐渐成为主流，金属磁粉芯在光伏逆变器中的市场 占比还将逐年提升。截至 2021 年，全球光伏累计装机容量已达到 843GW，我国占比超过 36%。随着节能环保政策相 继出台，光伏发电的巨大潜力以及较好的社会效益日益引起人们的关注，其在全球能源结构中的 比例也不断增大，新增装机容量持续快速提升。根据

11、国际可再生能源机构（IRENA）统计，截至 2021 年底，全球光伏累计装机容量已达到 843GW，其中中国总装机量达到 306GW，占全球总装 机量的比例已超过 36%。光伏发电增长空间巨大，国内主要光伏逆变器厂商纷纷提升产能。长期来看光伏发电的增长空间 巨大，据 IRENA 预测，全球光伏累计装机容量到 2030 年需达到 3227GW，年均复合增长率将达 16%，整体市场景气度将在较长时间保持相对较高的水平。包括锦浪科技、上能电气、固德威、 阳光电源在内的国内主要光伏逆变器厂商近两年均开始进行大规模的扩产，以应对未来光伏市场 的快速发展需求。我国组串式逆变器的市场占比最大，未来市占率或将

12、进一步扩大。中国光伏行业协会（CPIA）数 据，2021 年，我国的光伏逆变器市场中组串式逆变器占比最大，为 69.6%，集中式逆变器和集散 式逆变器分别约比 27.7%、2.7%。预计未来组串式逆变器的市占率将进一步扩大，至 2025 年或 将超过 75%，至 2030 年或将超过 78%。2025 年全球光伏逆变器金属软磁粉芯市场规模将达 18 亿元，CAGR 约为 22%。据东方证券电新 组光伏、风电：能源安全及“双碳”目标考量下的必选项，2022-2025 年全球将新增光伏装 机容量 195-270GW。据 IHSMarkit 的报告显示，2020 年全球逆变器替换需求为 8GW，大约

13、与 2009年的光伏新增装机水平相对，可以推测光伏组件的替换周期大约为11年。因此，预计2022- 2025 年，全球光伏的替换装机容量 32-38GW。根据公司生产经营及行业经验数据，在目前的控 制水平下，组串式光伏逆变器对金属软磁粉芯的需求量约为 250 吨/GW。随着组串式逆变器的渗 透率逐步提升，预计 2025 年我国光伏逆变器金属软磁粉芯需求将达到 5.8 万吨，对应市场空间为 18.8 亿元，2021-2025 年 CAGR 约为 22%。储能技术是新能源发展的关键之一，能够解决新能源消纳问题。储能技术能够消除电力峰谷差， 实现光伏、风电等新能源平滑输出、调峰调频和备用容量等作用，

14、是智能电网、可再生能源高占 比能源系统、能源互联网的重要组成部分和关键支撑技术，是满足新能源发电平稳接入电网的必 要条件之一。伴随着全球进入了新一轮能源变革时代，为解决各地频发的“弃光弃风”等新能源 消纳问题，提高电网的安全性和可靠性，能量储存不可或缺，储能产业的发展成为大势所趋。未 来，随着电网调峰调频需求的日益迫切和储能商业模式的逐渐明朗，合金软磁材料是储能逆变器 的核心材料，或将迎来新的增长点。2025 年全球储能逆变器金属软磁粉芯市场规模将达 10 亿元，CAGR 约为 51%。据东方证券电力 设备新能源组的近期预测，预计 2021-2025 年全球将新增储能装机 20-106GW。储

15、能逆变器主要 产品与光伏逆变器同源，据固德威的招股说明书，每台并网逆变器平均需要 32.5 个电感，每台储 能逆变器平均需要 40 个电感，即储能逆变器所需电感量是并网逆变器的 1.3 倍左右，因此储能设 备对金属软磁粉芯的需求量约为 300 吨/GW。预计 2025 年全球储能逆变器金属软磁粉芯需求将 达到 3.2 万吨，对应市场空间为 10.3 亿元，2021-2025 年 CAGR 约为 51%。2.2 不间断电源（UPS）UPS 中电感类器件多选用高 Bs 的合金软磁材料，要求具备低损耗、高功率密度、小体积的特点。 不间断电源(UPS)是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将

16、直流电转换成市电交 流电的系统设备。目前 UPS 根据应用场合的不同单个电源的功率有从 5KW-100KW 不等，正在 向模块化方向发展。一般 UPS 在输入端 PFC 电感，蓄电池 DC/DC 变换器端电感和输出滤波电感 会用到金属磁粉芯，每个 UPS 使用的电感数量取决单相或三相以及功率大小。变压器主要采用宽 温、宽频、低损耗的锰锌铁氧体，电感类器件多选用高 Bs 的合金软磁材料。UPS 正在向高频化、 小型化、高功率密度方向发展，要求电感类器件的原材料具备低损耗、高功率密度、小体积的特 点。UPS 单机中，软磁粉芯电感的价值量约为 225 元，占比 4.5%左右。UPS 一方面朝着更大功

17、率的 方向发展，从我国 UPS 市场销售情况来看，10KVA 以上 UPS 销售占比为 80.4%，其中 100KVA 以上 UPS 占比 50.7%；模块化不间断电源(UPS)市场占比 34.2%。 主流的 10KVA 的不间断电源(UPS)售价为 5 千元左右，其中变压器、电感器等磁性元器件的用量 是 10-15 颗，主要应用铁氧体、纳米非晶材料、复合金属粉芯软磁材料等。假设其中 5 个磁性元 器件为合金软磁电感，每个价格 45 元，则 UPS 单机的合金软磁电感的价值量约为 225 元，占比 4.5%左右。2025 年全球 UPS 金属软磁粉芯市场规模将达 20 亿元，CAGR 约为 4

18、%。据 QYResearch在 2020 年发布的2020-2026 全球及中国不间断电源行业发展现状调研及投资前景分析报告，预计至 2025 年全球 UPS 市场规模将达到 139.7 亿美元，据 5 月 30 日人民币美元汇率中间价 6.7048， 约合 936 亿人民币。根据当前各类 UPS 电源的批发报价，单位容量（GVA）的平均售价约为 4.7 亿元，则可以推算 2025 年全球 UPS 的新增容量约为 200GVA。假设一台 10kVA 的 UPS 需要 3.1kg 的软磁粉芯，则每 GVA 的金属软磁粉芯需求量为 310 吨/GVA。依此推算，预计 2025 年全 球 UPS 金

19、属软磁粉芯需求将达到 6.2 万吨，对应市场空间为 20 亿元，2021-2025 年 CAGR 约为 4%。2.3 新能源汽车及充电桩充电桩、车载充电机、车载 DC-DC 变换器这三套主要器件都需要用到大量的软磁材料。在新能 源汽车与充电桩市场，合金软磁粉芯制成的电感分别应用于 OBC 车载充电机和 DC-DC 直流转换 器等电源模块中，并制成高频 PFC 电感等应用于充电桩的充电器上。（1）车载充电机的功率转换器件需要宽温、低损耗特性的软磁材料。OBC 车载充电机的工作原 理是电网电压经由地面交流充电桩、交流充电口，连接至车载充电机，给电动电池进行充电。车 载充电机的高功率密度和高频化设计

20、是一个方向，充电机工作状态基本处于满载输出，其功率转 换器件需要宽温、低损耗特性的软磁材料。（2）针对大功率 DC-DC 双向变换器，可以使用宽温、低损耗、高 Bs 的合金软磁粉芯。DC-DC 直流转换器是高压电池包给低压车载电子器件供电，将高压小电流转换为低压大电流。针对大功 率 DC-DC 双向变换器应用的软磁材料，可以使用宽温、低损耗、高 Bs 的合金软磁粉芯。（3）充电桩的 PFC 模块要求高饱和磁通密度的软磁材料，可选用 High-Flux 和 FeSi 软磁粉芯。 充电桩固定安装在地面，将电网交流电能变换为直流电能，而后经过 PFC 升压，再经过 DC-DC 隔离转换输出电压，提供

21、给电动汽车充电。目前市场主流的充电桩部采用充电模块并联输出，单 个模块的功率在 10-25kW，以 15kW 为主，也有单机 50kW 等功率大小的充电模块通过并联组合 成为 60kW120kW 等大功率的充电桩。在 PFC 模块，由于功率铁氧体材料的饱和磁通密度较 低，目前市面上的方案基本以合金粉芯为主，可选用 High-Flux 和 FeSi 软磁粉芯材料。（4）新能源汽车上其它部件也使用了较多的软磁材料，如照明系统用的 HID 整流器里 DC/DC 部 件工作频率都在 500kHz 以上，需要使用高频低损耗材料；无钥匙进入系统和 EMI 系统，需要材 料拥有特定的频率特性和磁导率温度特性

22、。新能源汽车对传统燃油车在很大程度上形成替代，推动电动汽车用电源变换器需求持续增长。在 全球运输工具低碳转型、调整能源结构的背景下，新能源汽车销量有望维持较高增速，对传统燃 油车在很大程度上形成替代。据 IEA 发布的Global EV Outlook 2021显示，2020 年全球合计 销售新能源汽车 307.29 万辆，同比增长 51%，其中纯电动汽车的占比为 68%。2020 年，全球汽 车销量为 7797 万辆，其中新能源汽车渗透率达 3.9%。根据 IEA 在现有政策情景下的预测，至 2025 年全球新能源汽车的销量将达到 2205 万辆。新能源汽车产业快速发展推动电动汽车用电源 变

23、换器需求持续增长。2025 年全球新能源汽车金属软磁粉芯市场规模将达 8 亿元，CAGR 约为 28%。据公司投资者关 系活动记录表，目前每辆纯电动汽车所需金属软磁产品约 0.7kg，每辆混合动力汽车所需金属软 磁产品约为 2.5kg。据 GlobalEVOutlook2021 预测，至 2025年全球纯电动车和插电混动车的销量 将分别达到 4652 万辆和 2158 万辆。预计 2025 年全球新能源汽车金属软磁粉芯需求将达到 2.5 万吨，对应市场空间为 8.2 亿元，2021-2025 年 CAGR 约为 28%。2025 年全球新能源汽车充电桩的金属软磁粉芯市场规模将达 3 亿元，CA

24、GR 约为 43%。据横店 东磁投资者关系活动记录表，每台充电桩依据功率不同软磁用量约为 0.5-2kg，据此假设私人充电 桩及公共慢速充电桩的金属软磁粉芯单耗分别为 0.5kg，公共快速充电桩的金属软磁粉芯单耗为 2.0kg。据 Global EV Outlook 2021 预测，至 2025 年全球将新增私人充电桩及公共慢速充电桩 1910 万台，公共快速充电桩 59 万台，公共直流充电桩 54.5 万台。预计 2025 年全球新能源汽车 充电桩的金属软磁粉芯需求将达到 1.1 万吨，对应市场空间为 3.5 亿元，2021-2025 年 CAGR 约 为 43%。2.4 变频空调变频空调

25、PFC 电感要求小型化、低损耗、高效率，适宜软磁粉芯。变频空调是指可根据环境温 度，通过变频器改变压缩机供电频率，调节压缩机转速，进而通过压缩机转速的快慢调节制冷量， 从而达到控制室内温度的目的的空调。金属软磁粉芯主要应用于变频空调压缩机变频器上的高频 板载 PFC 电感，要求小型化、低损耗、高效率，适宜铁硅、超级铁硅铝等软磁粉芯，单个价值量 约数十元。变频空调将对传统空调形成替代，我国变频空调渗透率持续上升，有望成为全球变频空调销量的 重要增长点。与传统定频空调相比，变频空调具有快速制冷（制热）、节能、温度精准控制、电 压适应范围宽等优点。2020 年 7 月，国家标准化管理委员会批准空调新

26、能效标准正式实施。新能 效标准规定下，现有的低能效、高耗电的定频空调和变频 3 级能效产品将面临淘汰。随着全行业 的变频化，变频空调市场发展进入快车道。以我国为例，产业在线数据显示，2020 年我国变频空 调产量为 8336.4 万台，2016-2020 年 CAGR 达 20.6%。与此同时，家用变频空调销量占家用空 调总销量的比重自 2013 年以来上升趋势明显，至 2020 年已达 52.9%。我国有望成为全球变频空 调销量的重要增长点。2025年全球变频空调金属软磁粉芯市场规模将达 11亿元，CAGR约为8%。据新材料在线预测， 至 2025 年全球空调的总销量将提升至 22653 万

27、台，其中变频空调渗透率将提升至 75%。根据我 国近八年的数据来看，变频空调的产销量基本一致，即变频空调的销量决定了原材料的使用量。 据公司投资者关系活动记录表，在目前的控制水平下，每台家用变频空调平均所需金属软磁材料 约为 0.2kg。依此推算，预计 2025 年全球变频空调金属软磁粉芯需求将达到 3.4 万吨，对应市场 空间为 11 亿元，2021-2025 年 CAGR 约为 8%。2.5 需求合计2025 年全球金属软磁粉芯市场总规模将达 81 亿元，CAGR 约为 18%。据华经产业研究院发布的 2021-2026 年中国金属软磁粉芯行业全景评估及投资规划建议报告，除以上各主要应用领

28、域 外，我国 2020 年有 11.6%的软磁粉芯用作其他用途。据此假设，全球每年有 11.6%的软磁粉芯 应用于上述领域外的其他领域。预计 2025 年全球金属软磁粉芯的总需求将达到 25.1 万吨，对应 市场空间为 81 亿元，2021-2025 年 CAGR 约为 18%，市场前景广阔。3. 行业格局：全球市场集中度高，铂科新材在国产厂商中异 军突起2020 年全球软磁粉芯市场总规模约为 5.35 亿美元，美磁、昌星、铂科新材三家公司的市场额份 合计为 71%。国际市场上，日本、美国、韩国以及部分欧洲国家在磁性材料生产方面起步较早， 包括 Magnetics（美磁），Changsung Corp.（韩国昌星）等外资企业新产品开发能力较强，整体 技术含量高。据 QYResearch 数据，2020 年全球软磁粉芯市场总规模约为 5.35 亿美元，其中美 磁、昌星、铂科新材三家公司的市场额份合计为 71%，市场集中