電磁線下游應用廣泛
電磁線在汽車領(lǐng)域有諸多應用,新能源汽車主要應用于驅(qū)動電機的定子繞組。電磁線是由導體和絕緣層組成的導線,主要用于制造電氣產(chǎn)品中的線圈或繞組。電磁線按照截面形狀可分為圓線、扁線、異形線;按照絕緣層特點可分為漆包線、繞包線、無極絕緣線等。電磁線行業(yè)下游領(lǐng)域包括家用電器,電力設(shè)備,工業(yè)電機,汽車,電動工具等,應用場景逐漸由傳統(tǒng)行業(yè)延伸至新能源車、風光儲等領(lǐng)域。在汽車領(lǐng)域,電磁線可應用于驅(qū)動電機、發(fā)電機、壓縮機、點火線圈等,其中電磁線在新能源汽車上最主要的應用是驅(qū)動電機的定子繞組。
在新能源汽車驅(qū)動電機中,扁線相比圓線制造工藝更加復雜。圓線由線坯經(jīng)過拉拔、退火、漆包等步驟制成。扁線的生產(chǎn)過程分為拉拔法和擠壓法,拉拔法與圓線相似,但為了將橫截面轉(zhuǎn)變?yōu)殚L方形,在拉拔過程中還需要對線材進行精軋,工藝較為復雜;擠壓法由原材料擠壓后直接進行退火、漆包等工藝。同時,扁線基本以無氧銅桿為原料,材料要求更高;在截面控制、漆包等過程中扁線相比圓線工藝更復雜。在新能源汽車驅(qū)動電機上,扁線具備降低銅耗、提高電機槽滿率、減小電機尺寸、提升功率密度的優(yōu)勢。
扁線化是驅(qū)動電機電磁線的趨勢
扁線滲透加速,符合 800V 平臺架構(gòu)
扁線具有更好的散熱性能,滿足 800V 架構(gòu)對電機散熱的需求。800V 架構(gòu)下,整車電壓和功率都更大,驅(qū)動電機的熱管理也面臨挑戰(zhàn)。而扁線的截面為矩形,矩形導體使得內(nèi)部空隙變小,導體與導體、導體與鐵心槽間接觸面積更大,金屬的熱導率遠大于空氣,所以熱傳導和散熱性能更好。繞組端部導體間都留有最小空氣間隙,更方便散熱,提升扁線電機散熱性能,滿足了 800V 架構(gòu)下的散熱要求。
扁線電機端部短,節(jié)省銅材降低成本,減小電阻提高效率。端部電磁線的作用是將槽間的電磁線連在一起,端部電磁線不做功但不可缺少,如何在起到連接作用的同時減小端部長度顯得尤為重要。因為工藝問題,圓線為了防止在制造過程中損傷銅線,所以端部留得很長;扁線電機繞組端部繞制成特殊形狀,如波浪形、三角形、階梯形等,同時扁線相對圓線更硬,因此在加工時可以將端部尺寸減小 20%,既節(jié)省銅材,又減小電阻提升效率。
電機扁線壁壘較高
800V 架構(gòu)下,對扁線繞組絕緣性提出了更高的要求。高壓工況下,帶電體的尖端附近有可能達到擊穿電壓,形成局部放電,強烈的局部放電會破壞繞組銅線的絕緣性能,造成短路,引發(fā)電機失效。對于 800V 扁線電機而言,銅線的PDIV(局部放電起始電壓)要求甚至需要達到 7KV。除此之外,扁線外部絕緣漆還需滿足耐電暈的要求,起因是由于導線表面的電壓強度很高,引起空氣電離而發(fā)生的放電現(xiàn)象,會使得外部絕緣層變脆或者開裂,影響繞組絕緣性。針對上述問題,目前主要采用厚漆膜和薄漆膜+PEEK 膜包兩種技術(shù)路線,厚漆膜工藝是 PI 絕緣外加耐電暈漆膜,工藝相對簡單,但漆膜過厚會對其他性能產(chǎn)生負面影響;薄漆膜+PEEK 膜包工藝的綜合性能好,但存在專利和成本的瓶頸。
扁線還面臨趨膚效應和鄰近效應的困擾。趨膚效應(skin effect)是指當導體中有交流電或者交變電磁場時,導體內(nèi)部的電流分布不均勻,電流集中在導體的“皮膚”部分的現(xiàn)象。由于電流主要集中在扁線外表的薄層,扁線內(nèi)部實際電流變小,有效電阻變大,使它的損耗功率也增加。鄰近效應(proximity effect)是指相鄰導線流過高頻電流時,由于電磁作用使電流偏向一邊的現(xiàn)象。扁線繞組通過交變電流時,每一根扁線都處于自身電流產(chǎn)生的磁場中,同時還處于其他扁線產(chǎn)生的磁場相互作用,使得扁線繞組內(nèi)電流分布不均勻,增加交流阻抗,降低電機運行效率。目前,可以通過改變導體的長寬比、放置方向、繞組分相等減弱趨膚效應和鄰近效應的影響。
上圖左:趨膚深度示意圖
上圖右:臨近效應示意圖
電磁線行業(yè)格局
圓線格局分散,扁線廠家相對較少。通用電磁線技術(shù)成熟,門檻相對較低,驅(qū)動電機電磁線以圓線為主時,行業(yè)市場競爭激烈,格局比較差,屬于高投入低回報。隨著扁線的興起,廠商盈利能力加強,同時由于扁線壁壘較高,目前入局玩家相對較少,頭部企業(yè)主要為精達股份、金杯電工、長城科技、金田股份等公司。
上圖左:驅(qū)動電機扁線供應商生產(chǎn)情況
電磁線行業(yè)推薦標的
精達股份:電磁線龍頭,精耕電磁線 30 年。公司于 1990 年 2 月成立,2002年 9 月在上交所上市,主營業(yè)務(wù)為特種電磁線、特種導體以及模具制造和維修等生產(chǎn)、研發(fā)和銷售。公司下游客戶包括通用、比亞迪、華域汽車、上海電驅(qū)動、LG、聯(lián)合電子、方正電機、匯川、博格華納等廠商。2022 年上半年,公司扁線產(chǎn)品銷量突破了 8000 噸,其中新能源汽車用扁線約 4800 噸,同比增長超130%。同時,公司“新能源產(chǎn)業(yè)及汽車電機用扁平電磁線項目”仍在持續(xù)建設(shè),預計 2022 年內(nèi)完工,該項目將帶來年產(chǎn) 4.5 萬噸新能源扁平電磁線的生產(chǎn)能力。2022Q1-Q3 實現(xiàn)營業(yè)收入 133.14 億元,同比下降 2.56%;實現(xiàn)歸母凈利潤2.67 億元,同比下降 36.45%。
上圖左:精達股份營業(yè)收入及同比增速
上圖右:精達股份歸母凈利潤及同比增速
長城科技:國內(nèi)電磁線優(yōu)質(zhì) Tier 2,積極擴大新能源業(yè)務(wù)規(guī)模。公司于 2007年 8 月成立,2018 年 4 月在上交所上市,主要從事電磁線的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,公司主要產(chǎn)品包括多種規(guī)格的圓電磁線和扁電磁線。下游客戶包括法雷奧、比亞迪和西門子等國內(nèi)外知名 Tier 1。公司自 2015年開始研發(fā)新能源汽車用電磁線產(chǎn)品,2021年公司新能源汽車電機用扁線產(chǎn)品已批量供貨,市場反應良好,但受制于現(xiàn)有的扁線產(chǎn)能,公司扁線供不應求,形成供應缺口。公司正積極推動“年產(chǎn) 4.5 萬噸新能源汽車電機用扁平電磁線項目”的落地建設(shè),補足新能源汽車扁線需求缺口。2022Q1-Q3 實現(xiàn)營業(yè)收入 74.71 億元,同比下降 6.76%;實現(xiàn)歸母凈利潤 0.95 億元,同比下降 67.83%。
上圖左:長城科技營業(yè)收入及同比增速
上圖右:長城科技歸母凈利潤及同比增速
金杯電工:跨區(qū)域協(xié)同發(fā)展,新能源產(chǎn)能不斷擴建。公司成立于 2004 年,2010 年 12 月在上交所上市。公司是主要從事電磁線、電氣裝備用電線、電纜的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售,主要應用于新能源汽車、特高壓、軌道交通、風力發(fā)電、核電等領(lǐng)域, 在湖南省、湖北省、四川省、江西省擁有成熟的經(jīng)銷商體系。公司客戶包括國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、ABB、西門子、博格華納、聯(lián)合電子、匯川技術(shù)、精進電動等。電磁線板塊主要生產(chǎn)扁電磁線,擁有湘潭和無錫兩個生產(chǎn)基地,產(chǎn)品主要包括新能源汽車電機用電磁線、特高壓變壓器電磁線、工業(yè)電機電磁線、風電、核電、軍工用電磁線,兩大生產(chǎn)整體出貨量突破 26000噸,同比增長 10%。2022Q1-Q3 實現(xiàn)營業(yè)收入 96.05 億元,同比增長 3.07%;實現(xiàn)歸母凈利潤 2.64 億元,同比上升 1.02%。
上圖左:金杯電工營業(yè)收入及同比增速
上圖右:金杯電工歸母凈利潤及同比增速
責任編輯:彭菁
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