永磁电机项目可行性研究报告-永磁电机应用范围广泛

一、永磁电机应用范围广泛

1、电机基本分类

电机是应用电生磁和电磁感原理实现电能和机械能的相互转换主要设备，按照电流形式分为直流电机和交流电机，按照磁场产生形式可以划分为永磁电机和电励磁电机，按照转子运动与磁场（电流）的相位可以分为同步电机和异步电机；其中需要使用永磁体的电机种类包括直流永磁电机以及交流永磁同步电机。

电机的基本分类

永磁电机效率高、可靠性强

相对于电励磁电机（包括励磁直流电机及交流电机）而言，永磁电机具有结构简单、体积小、质量轻、运行可靠度高、损耗小及效率高等特点，已渗透至整个工业体系中，在工业驱动、农业生产、航空航天、汽车、家电、医疗设备、电子产品等各个领域应用广泛。钕铁硼永磁体作为高端永磁材料的代表，在中高端永磁电机领域应用广泛，需要高性能、高精度、高效率电机的应用场景多可以使用钕铁硼永磁电机（直流或交流）。

直流永磁电机：直流电源驱动，采用永磁体替代电励磁，主要应用于能够稳定提供直流电的中低功率应用领域，包括电动自行车、电动摩托车、滑板车以及近年来快速发展的电动汽车；此外汽车上转向助力（EPS）、点火器等也采用直流永磁电机。

交流同步永磁电机：为近年来快速发展的一个交流电机品种，具有功率因数高、效率高、发热量少等优点，是一种发展前景广阔的节能电机，因此快速替代常用的交流异步电机。异步起动永磁同步电动机定子与传统交流异步电机相同，区别在于转子上用永磁体代替励磁线圈。目前部分高端电动车车型采用交流同步同比电机，如比亚迪汉等，未来交流同步永磁电机在电动车中将加速提升。

直流永磁同步电机（左）及交流永磁同步电机（右）的结构

钕铁硼永磁体性能优异、性价比高

2、稀土磁材经历三代发展，目前第四代处于研发阶段

永磁体（硬磁体）是指磁化之后难以退磁的材料，目前主要的永磁材料包括铁氧体永磁材料、金属永磁材料和稀土永磁材料，其中稀土永磁材料（SmCo5）从上世纪30年代被发明、60年代被产业化之后迅速成为当时最为主要的永磁材料。

主要磁材的分类情况

稀土永磁材料主要包括钕铁硼永磁材料（第三代稀土永磁体）、钐钴永磁材料（第一、二代稀土永磁体）、稀土铁碳（RE-Fe-C系）及稀土铁氮（RE-Fe-N系），目前钕铁硼永磁体是用量最大、性能最为优异、性价比最高的永磁材料之一，占据高端磁材领域大部分市场空间；钐钴永磁体由于其成本较高，含铁量相对较低，在高温中不易氧化，主要应用于高温作业环境中（℃-℃）；稀土铁碳（氮）永磁体为未来新一代系统永磁体，目前处于研发阶段，尚未完成产业化。

钕铁硼磁性能优异，性价比高

相对于钐钴稀土永磁材料，钕铁硼永磁材料中稀土金属占比相对较低，钕（镨）元素占比在29%~32.5%，铁元素占比64%~69%，硼占1.1%~1.2%，此外部分型号产品需要掺杂镝铽等重稀土元素铌、铜等元素。钐钴稀土永磁体需要的成本主要为钴，第二代稀土永磁体Sm2Co17占比在50%左右（48%-52%），稀土元素钐占比在23%-28%，铁元素占比在14%-17%。钐钴永磁体中高价格的钴元素占比约为钕铁硼永磁体中高价值镨钕元素的1.7倍，因此在多数稀土价格保持平稳的情况下钐钴永磁体的价格高于钕铁硼磁体。此外，从性能而言，烧结钕铁硼的性能要大幅优于钐钴永磁体，在剩磁、矫顽力以及最大磁能积等指标方面均高于钐钴磁体。但钕铁硼永磁体居里温度（Tc）相对较低，仅在-摄氏度，低于钐钴永磁体的-摄氏度，因此钕铁硼的工作温度通常在℃以下（能够满足绝大部分下游应用温度），钐钴永磁体能够应用到摄氏度以上的温度，因此目前阶段也主要应用于高温工作环境。

不同永磁体的性能情况

钕铁硼永磁体作为目前综合性能最好的永磁材料，按照生产工艺可以划分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼和热压钕铁硼，其中烧结钕铁硼永磁体应用最为广泛、产量占比超过95%。而粘结钕铁硼由于不需要烧结，后续机加工相对简单，能够生产薄壁件、异形件等产品，能够弥补部分烧结产品难以满足的应用方向，但性能弱于烧结钕铁硼。热压钕铁硼磁体通过热等静压等方式制备出高性能磁体，在不添加镝铽的重稀土的情况下实现与烧结钕铁硼相同的磁性能，致密性、耐蚀性、趋向性以及磁性能均较好；缺点主要是成本相对较高，机械性能略差，专利垄断等，目前阶段较多主要应用于汽车EPS电机方向。

钕铁硼永磁体主要指标对电机性能影响较大

钕铁硼永磁的磁性指标直接影响电机的性能，剩磁力、矫顽力（内禀矫顽力）、最大磁能积以及居里温度等是钕铁硼磁体最重要的性能指标。剩磁指标是磁体在充磁后无外磁场后所能提供的最大磁通量强度，其值越大则磁体气隙磁密度越高，最大扭矩和最高效率点越高；矫顽力是表示磁体抵抗退磁能力的参数，其值越大则在设计电机时可以相应降低磁体厚度，抵抗过载的能力也越强；最大磁能积是表示磁体能够对外提供的最大磁能量，其值越高则在相同功率情况下使用的磁体越少。居里温度Tc是磁体磁性消失的温度点，表征磁体能够工作的温度范围；而温度系数α是磁体则代表磁体的磁性随着温度变化发生可逆变化的百分率，这两个指标是使用磁材是需要考虑的温度指标。

此外，磁体的形状也对电机性能产生较大影响，永磁体的厚度、宽度、倒角等外形条件不仅能够影响磁体效率，还会影响磁体机械安装时的精度以及使用中的震动情况，并最终影响电机的效率和成本。在电机外磁路固定的情况磁体厚度的增加能够降低气隙，提升电机效率，但会导致电机换向震动。方形磁体如果不进行倒角会造成磁场变化率大，导致电机的脉震，倒角越大脉震越小；但倒角会导致磁通较少。

性能指标和外形情况影响电机性能

高性能钕铁硼永磁体能够提升大幅电机性能

高性能钕铁硼永磁体具有较高的磁性能指标，高剩磁及高矫顽力提升电机的电能转化效率，能在低速情况下产生较大扭矩，功率系数高；同时能够降低磁体及电机体积，相应能够降低设备体积，便于维护维修、节省其他原材料等。高性能钕铁硼电机的磁损耗量较小，带来高的电能转化效率和较低的发热量。高性能钕铁硼的磁通量、磁能积高能够大幅提升电机控制的准确度和灵敏性，调速范围能够大幅提升，达到:1以上，使电机启动更平稳、控制更精确，频繁启动及变速的损耗较小。因此高性能钕铁硼磁体能够大幅节能，相对于普通钕铁硼磁体进一步降低5PCT以上的能耗，平均节能效率可达到15%以上，在变频空调、电梯等需要频繁启停、变换工作速度的应用领域能够节能25%-30%。

第一章总论

1.1永磁电机项目背景

1.2可行性研究结论

1.3主要技术经济指标表

第二章项目背景与投资的必要性

2.1永磁电机项目提出的背景

2.2投资的必要性

第三章市场分析

3.1项目产品所属行业分析

3.2产品的竞争力分析

3.3营销策略

3.4市场分析结论

第四章建设条件与厂址选择

4.1建设场址地理位置

4.2场址建设条件

4.3主要原辅材料供应

第五章工程技术方案

5.1项目组成

5.2生产技术方案

5.3设备方案

5.4工程方案

第六章总图运输与公用辅助工程

6.1总图运输

6.2场内外运输

6.3公用辅助工程

第七章节能

7.1用能标准和节能规范

7.2能耗状况和能耗指标分析

7.3节能措施

7.4节水措施

7.5节约土地

第八章环境保护

8.1环境保护执行标准

8.2环境和生态现状

8.3主要污染源及污染物

8.4环境保护措施

8.5环境监测与环保机构

8.6公众参与

8.7环境影响评价

第九章劳动安全卫生及消防

9.1劳动安全卫生

9.2消防安全

第十章组织机构与人力资源配置

10.1组织机构

10.2人力资源配置

10.3项目管理

第十一章项目管理及实施进度

11.1项目建设管理

11.2项目监理

11.3项目建设工期及进度安排

第十二章投资估算与资金筹措

12.1投资估算

12.2资金筹措

12.3投资使用计划

12.4投资估算表

第十三章工程招标方案

13.1总则

13.2项目采用的招标程序

13.3招标内容

13.4招标基本情况表

第十四章财务评价

14.1财务评价依据及范围

14.2基础数据及参数选取

14.3财务效益与费用估算

14.4财务分析

14.5不确定性分析

14.6财务评价结论

第十五章项目风险分析

15.1风险因素的识别

15.2风险评估

15.3风险对策研究

第十六章结论与建议

16.1结论

16.2建议

关联报告：

编制单位：北京智博睿

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