磁性材料（四）——金属软磁材料——光伏逆变器功率电感器的最佳选择

2.1. 金属软磁材料——光伏逆变器功率电感器的最佳选择

金属软磁是最早的软磁材料，最初电动机和发电机的发明使得以硅钢为代表的金属软磁材料得到了迅速的发展，此后铁铝合金、铁硅铝合金、坡莫合金、钼坡莫合金等多元合金材料相继问世，目前使用以硅钢为主，主要用做变压器、发电机等电力和通讯行业。

金属软磁粉芯：由于金属软磁合金的电阻率总体较低，在高频下会产生较大的涡流损耗，随着使用频率的提高，其应用逐步受到限制，此时以软磁合金为原材料、性能更高的金属软磁磁粉芯产生。金属软磁粉芯是制作逆变器等电感元件的重要材料，广泛应用于变频空调、UPS、光伏发电、新能源汽车、电能质量整治等领域，2020年产量近20万吨。

2.1.1.硅钢

硅钢是又称为电工钢，按含硅量不同，硅钢分为低硅片（中低牌号）和高硅片（高牌号）两种。低硅片具有一定的机械强度，主要用于制造电机，俗称电机硅钢片；高硅片磁性好，但是较脆，主要用于制造变压器铁芯，俗称变压器硅钢片。

按生产工艺不同，硅钢分为热轧和冷轧两种，冷轧硅钢又根据内部晶粒朝向分为取向硅钢和无取向硅钢。取向硅钢的晶粒基本朝一个方向，含硅量较高，主要用于变压器制造。无取向硅钢晶粒分布杂乱无章，含硅量较低，主要用于电机制造。冷轧片厚度均匀，表面质量好，磁性较高，因此，随着工业的发展，热轧片有被冷轧片取代的趋势。

硅钢广泛应用于电力和通讯工业，用于制造发电机、电动机、变压器、互感器等设备，在电力工业、轨道交通、电器工业、新能源汽车等新兴产业中发挥着十分重要的作用。

无取向硅钢产能平稳，取向硅钢持续发力。2020年，国内电工钢总生产能力1276万吨，其中，无取向硅钢约1096万吨，与2019年同比持平，仍是最主要的硅钢产品，取向硅钢约180万吨，与2019年同比增加2万吨，产能持续发力。

无取向硅钢生产集中度高。2020年无取向硅钢生产企业包括宝钢股份、首钢股份、太钢不锈、马钢股份、鞍钢股份等，其中宝钢股份以24.64%居行业首位，首钢股份9.58%位其次，CR4产能占比近全国56%。受高牌号硅钢技术壁垒及快速发展趋势影响，大型企业优势明显，未来市场集中度有望进一步提升。 $首钢股份(SZ000959)$

下游刺激有望拉动需求持续攀升。无取向硅钢主要用于家用电器、工业领域电机、大型电机、新能源汽车等领域。2020年家用电器占比40%居下下游需求首位。伴随着工业电机及新能源行业发展，有望拉动硅钢需求持续攀升。

2.1.2.金属软磁粉芯

金属软磁粉芯是具有分布式气隙的软磁材料，是以金属软磁合金粉末为原料，以铁氧体制备工艺制作而成，其性能受到合金磁粉末成分、尺寸、形状、含量及纯度等指标影响，目前常见的软磁粉芯包括纯铁粉芯、铁硅磁粉芯、铁硅铝磁粉芯、高磁通磁粉芯、钼坡莫磁粉芯。

金属软磁粉磁芯兼具软磁铁氧体和金属软磁优势。金属软磁磁粉芯综合了软磁铁氧体和金属软磁合金属性，具有损耗低、磁导率高、饱和磁感强度高、电阻率高、优良的磁和热各向同性、工作频率范围较宽等特点，克服了铁氧体饱和磁感强度较低以及金属软磁合金高频下涡流损耗大的缺点，可应用于传统软磁材料难以满足要求的领域。

合金软磁粉芯具备优异磁电转换特性，可以制作电感元件，起到逆变（直流变成交流）、斩波（直流变成直流）、变频（改变供电频率）、开关和智能控制等作用，广泛应用于变频空调、UPS、光伏发电、新能源汽车、电能质量整治等领域。

光伏领域——合金软磁粉芯制成的电感元件是逆变器所需重要产品。光伏逆变器是一种电源转换装置，主要功能是将光伏组件所产生的直流电转变为交流电用于并网发电，从而保证发电系统获得最大输出功率，是光伏发电系统核心装置，该电感元件的磁材料基本上采用高性能的铁硅类粉芯材料，已经成为世界光伏逆变器设计的标准设计。由于目前光伏中输入电压普遍不高，需要在逆变器前加升压模块，加大了对电感量的需求。

除光伏逆变器外，金属软磁粉芯还可用作于变频空调变频器上的高频板载PFC电感、高频UPS电源用PS电感、消费电子微型功率电感等。伴随着变频空调、电动汽车等新能源领域的发展，以及各类电子产品向微型化、小型化方向应用需要，金属磁材粉芯凭借其温度特性良好、损耗小、饱和磁通密度高等优良特性，可以更好的满足电能变换设备高效率、高功率密度、高频化的要求，未来市场前景尤为突出。

国内金属软磁粉芯企业崛起。伴随世界知名的磁性材料制造企业向中国转移生产，我国磁材行业的整体实力不断增强。目前国内外主要金属软磁粉芯龙头企业包括昌星和美磁，国内企业包括铂科新材、东睦股份、横店东磁、天通股份等，品质接近或达到国外水平。 $铂科新材(SZ300811)$ $天通股份(SH600330)$

铂科新材居金属软磁粉芯行业龙头位置。铂科新材作为A股第一只纯正的金属软磁材料股，预计2021年金属软磁材料销量2.2万吨，2022年达2.8—2.9万吨，金属软磁粉芯收入规模已经超越国外龙头公司昌星和美磁，综合毛利率稳高于30%，远高于同业水平，未来有望坐稳国内合金软磁粉芯领域的龙头位置。