摘要：磁组件属于稀土永磁材料精深加工环节。稀土永磁产业链包括上游稀土的开采、冶炼环节；中游为材料的精深加工环节；生产出的各种成品器件则应用于下游消费电子、新能源汽车、节能家电、风力发电等终端产品领域。

1、磁组件是稀土永磁材料精深加工环节

磁组件属于稀土永磁材料精深加工环节。稀土永磁产业链包括上游稀土的开采、冶炼环节；中游为材料的精深加工环节；生产出的各种成品器件则应用于下游消费电子、新能源汽车、节能家电、风力发电等终端产品领域。

稀土永磁材料器件的生产包括坯料环节和成品工序，生产工序较为繁杂，不同企业的工艺路线不同，行业内既有全工序生产的企业，也有只做毛坯或者只做成品的企业。坯料工序是将镨钕金属、纯铁等原料按比例混合通过熔炼、制粉、压型等工序制成钕铁硼毛坯，属于制造钕铁硼成品的“前道工序”。成品工序是将钕铁硼毛坯按照终端产品的设计方案，通过精密加工、表面处理、智能组装等环节制造出钕铁硼成品器件，属于“后道工序”。

天和磁材产品为烧结钕铁硼、烧结钐钴永磁材料，其产品生产工艺即为“前道工序”；中科磁业在毛坯基础上加工、充磁后获得的钕铁硼磁钢则为“后道工序”；而英思特由于主要面向消费电子领域，其在中科磁业的基础上又多了智能组装环节，最终的产品形式为磁组件应用器件。在以上几类企业工艺方式中，英思特的工艺最多，但也最接近终端需求。

磁组件的工艺流程复杂，以英思特的工业流程图看，可以分成四大环节：毛坯生产、精密加工、表面处理、充磁、智能组装几大部分。在永磁电机的应用中，材料研制生产、精深加工各工序都会对磁组件的性能产生影响，从而对电机的性能也会产生影响。因此，若在前端磁组件生产过程中，结合人形机器人的功能诉求进行设计适配，则可发挥调节的空间就更大，实现材料、电机、连接方式、传动部件等集成化、系统化，打造更加全面的关节，提升人形机器人综合运动表现。

2、永磁材料：磁性能最为核心，牌号储备决定定制化能力

磁性材料系由一系列可直接、间接产生磁性的物质形成的材料，元素铁、钴、镍及其合金等。根据磁化后再出现退磁的难易程度，磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料，其中：软磁材料经外加磁场后易磁化从而产生磁性，但离开外加磁场后极易退磁，通常仅用于导磁，如变压器铁芯、磁路轭铁等；硬磁材料经外加磁场充磁、达到磁饱和后即形成较高的矫顽力和磁能积，脱离外加磁场后仍可保持较强的内生磁场和磁性能，可持续、稳定帮助下游领域实现电能与机械能间的能量转换、电信号转换等功能，在当今全球生产、生活中广泛应用，亦称永磁材料。

永磁材料具有一经磁化即能保持恒定磁性，具有宽磁滞回线、高矫顽力和高剩磁的特点，其基本功能是不需要消耗电能便可提供稳定持久的磁通量，同时可简化机械设备结构，降低维护成本，对环境影响较小，有节能和环保的优势。

稀土永磁材料综合性能最出色，实现了广泛应用，目前已发展至第三代。常见的永磁材料包括三类，即金属合金永磁材料、铁氧体永磁材料和稀土永磁材料。其中，稀土永磁材料以稀土金属元素 RE（Sm、Nd、Pr 等）和过渡族金属元素 TM（Fe、Co 等）所形成的金属间化合物为基础，是目前磁性能较好、综合性能较优、发展较为迅速的永磁材料。上世纪六十年代以来，稀土永磁材料快速发展。

1967 年，美国发明了钐钴SmCo5，标志着稀土永磁材料的诞生，被业界认定为第一代稀土永磁材料。1977年，日本发明了第二代稀土永磁材料钐钴 Sm2Co17。其后，世界各国一直在研究成本更低，磁性能优良的稀土永磁材料。

1983 年，美国、日本成功发明了第三代稀土永磁材料钕铁硼 Nd2Fe14B。钕铁硼 Nd2Fe14B 和烧结钐钴 SmCo5、烧结钐钴 Sm2Co17 共同构成当前稀土永磁材料应用的主要类别。稀土铁氮永磁体具有优良的热力学稳定性、抗氧化性和耐腐蚀性，该材料目前尚处于研发阶段，制备工艺上亦存在技术难题，若未来技术取得重大突破，则有望成为第四代稀土永磁材料。

永磁材料的主要分类

资料来源：天和磁材招股说明书，民生证券研究院，思瀚

主要磁性能指标为衡量材料磁性能高低最重要的依据，其重要指标包括:剩磁Br、磁极化强度矫顽力(即内禀矫顽力) Hcj、磁感应强度矫顽力 Hcb、最大磁能积(BH)max。除主要磁性能指标外，还包括辅助磁性能(Additional MagneticProperties)、尺寸精度、产品一致性等指标。

辅助磁性能主要包括相对回复磁导率μrec、剩磁温度系数α (Br）、磁极化强度矫顽力温度系数α (Hcj）、居里温度 Tc、饱和磁化强度 Ms 等。剩磁、矫顽力和最大磁能积等除了与材料的内禀性能有关，还受材料的微观结构和制备工艺的影响，称为结构敏感参量，是重要的衡量公司制备工艺水平的技术变量；居里温度和饱和磁化强度等主要由材料本身的化学成分决定，而与材料的微观结构和制备工艺关系不大，称为非结构敏感参量。

钕铁硼永磁材料属于第三代稀土永磁材料，是迄今为止性价比最高的磁体，应用最为广泛，其中烧结钕铁硼市场份额超过 90%。第一代、第二代稀土永磁材料钐钴永磁体，采用粉末冶金工艺制备，主要原料为钐、钴，由于价格昂贵且钴属于战略资源，因此钐钴永磁体量产和大规模使用受到了限制。从性能上看，三代钕铁硼永磁材料在磁性能和生产成本方面具备较大优势。

在一般的工作温度和工作环境中，钕铁硼的综合磁性能显著较强，但在少数温度较高以及较恶劣的工作环境中，烧结钐钴的适应性更佳。因此，烧结钐钴仅在航空航天、军工中的少数工作温度较高的领域拥有优势，钕铁硼则凭借更优的综合磁性能，实现了广泛应用与快速发展。根据制备方法及用途的不同，当前钕铁硼永磁材料主要分为烧结钕铁硼、粘结钕铁硼、热压/热变形钕铁硼三类。

粘结钕铁硼工艺简单、造价低廉、尺寸精度较高，但磁性能较低、机械强度较弱，因而当前产量较小，主要应用于办公室自动化设备、电装机械、视听设备、仪器仪表和小型马达等对磁性能要求较低或磁体形状特异的领域。热压/热变形钕铁硼致密度高、取向度高、矫顽力高、耐腐蚀性好，但制备成本较高，技术工艺仍待优化，当前应用仅局限于小微电机的部分领域，尚未形成较大的产业规模。

烧结钕铁硼取向度、综合磁性能较高，加之生产工艺成熟、成本适中，当前其产量占所有稀土永磁材料的比重超过 90%，2022 年占我国稀土永磁材料产量占比 95.27%，广泛应用于新能源汽车及汽车零部件、风力发电、节能家电、工业电机、3C 消费电子、智能制造、航空航天、轨道交通、医疗器械等诸多领域。

材料性能体现公司工艺技术，牌号储备则体现公司定制化能力。永磁材料按照内禀矫顽力和最大磁能积分为不同系列和牌号，对于磁材企业而言，掌握的牌号越多，则越能够满足不同客户的定制化需求。

目前,实验室制备的烧结钕铁硼磁体的剩磁和最大磁能积均已接近理论极限。然而,实际制备磁体的矫顽力约为理论值的一半，提高矫顽力成为继续扩大钕铁硼材料应用范围的关键问题。提升钕铁硼矫顽力最直接的方法是添加重稀土元素，但相应的会增加成本。因此，衍生发展了晶界添加与晶界扩散工艺，实现重稀土显著减量，降低材料成本，并提升材料的矫顽力。此外，随着人形机器人产业的发展，钕铁硼的使用环境常常伴随着高温、高速、潮湿、易腐蚀等情况。

未来钕铁硼磁体的应用并不局限于单一的磁性能要求，而是从多方面综合提高钕铁硼磁体的温度稳定性、力学性能、耐蚀性等性能，以更好匹配人形机器人在特定场景下的功能诉求，例如温度稳定性与高温下使用是否失效密切相关；力学性能关乎到磁体的合格率，服役情况下的报废率等；耐蚀性影响在潮湿环境中的服役期限等。因此，未来材料的研发或将更注重综合性能的提升与终端应用的匹配，上游企业更贴近下游或是产业链发展趋势。

3、磁组件：契合电机结构，适配设计构筑壁垒

电机的结构设计多样，对电机整体性能有较大的影响。根据转子位置不同，可以分成内转子电机和外转子电机。内转子电机又可以分成表贴式和内置式。其中表贴式可以分为凸机式和插入式；内置式又有多种方式，根据永磁体磁化方向和转子所呈的角度，又可以分为径向式、切向式和混合式三种，更显电机结构的多样性和复杂性。

不同转子结构对磁路的影响主要表现在交轴同步电抗和直轴同步电抗 Xad 的大小及其比例（凸极率）的不同，对电机的转矩转速特性，损耗和效率等均有较大影响。同时，不同转子结构对加工工艺复杂程度也不尽相同，生产成本上也会产生较大差异。从实验结果来看，分层结构 d、q 轴之间的电抗差值更大，这提高了电机磁阻转矩的利用率(磁阻转矩利用率 = 磁阻转矩分量/电磁转矩)和过载能力，从而可以实现更高效的能量转换和运动输出。

同样的，不同的分层结构对稀土磁材的用量也是不同的，双层结构较单层结构多用了 14.0%的永磁材料，三层结构较双层结构多用了 17.1%的永磁材料，三层结构较单层结构更是多用了 33.5%的永磁材料，并且工艺更加复杂。因此，电机的结构设计是绝对电机性能的重要方向之一。

永磁体的设计在电机拓扑结构中同样影响重大。永磁体磁化方向长度 hM、永磁体宽度 bM，永磁体的夹角和圆心距都会对电机性能产生影响。电动机的磁负荷就取决于永磁体的尺寸。而电机的磁负荷直接影响电机的功率密度和损耗，所以永磁体的尺寸设计非常重要，要合理选取永磁体磁化方向长度 hM和永磁体宽度bM，这两个参数决定着永磁体提供励磁磁场的能力，设计值过大容易导致磁路饱和。在保证永磁体用量尽可能少的前提下，选取的设计值应使永磁体工作在最佳工作点。

永磁体的形状设计同样是优化电机拓扑结构的方式之一，对材料用量节约和性能改进都有重要意义。永磁体材料的选择，可以进一步提高永磁同步电机的效率和输出功率，降低制造成本，促进电机技术的发展和应用。通过针对磁钢用量调整，利用铁氧体和钕铁硼混合使用的材料设计方案，实现了电机永磁体成本大幅度的降低，并且有效降低了反电动势谐波及转矩脉动，同时提升混合电机转矩输出能力。

除了磁钢的形状和摆放位置外，磁钢的固定方法也会影响电机的工艺成本和电机性能。不同的磁钢固定方式的优缺点各不相同，通过对比分析，可以针对具体工况选择合适的磁钢固定工艺；根据各种磁钢固定方法调整零件结构进行磁钢固定方式的优化。

对于磁材企业而言，磁钢的形状设计和固定方法或是偏上游企业深度参与终端产品设计、更紧密贴近客户的重要途径，相关工序的产品附加值或更高，类似因斯特在消费电子领域中的“灵活组装”环节，或是构筑企业在人形机器人领域壁垒所在。

来源：思瀚研究院