1. Classificação de motores de ímã permanente e fatores determinantes da indústria

Existem muitos tipos, com formatos e tamanhos flexíveis. De acordo com a função do motor, os motores de ímã permanente podem ser divididos em três tipos: geradores de ímã permanente, motores de ímã permanente e sensores de sinal de ímã permanente. Entre eles, os motores de ímã permanente são divididos principalmente em síncronos, CC e de passo.

1) Motor síncrono de ímã permanente:

A estrutura e o princípio de funcionamento do estator são consistentes com os dos motores assíncronos CA tradicionais. Devido ao seu alto fator funcional e alta eficiência, ele se desenvolveu rapidamente nos últimos anos, substituindo gradualmente os motores assíncronos CA tradicionais, e é amplamente utilizado em automação industrial, máquinas-ferramentas, impressão, têxtil, medicina e outras áreas.

2) Motor CC de ímã permanente:

O princípio de funcionamento e a estrutura são semelhantes aos dos motores CC tradicionais. Com base nos diferentes métodos de comutação, pode ser dividido em com escovas (comutação mecânica) e sem escovas (comutação eletrônica). É amplamente utilizado em veículos elétricos, ferramentas elétricas, eletrodomésticos e outros setores.

3) Motor de passo de ímã permanente:

Utiliza a interação entre o campo magnético gerado pelo ímã permanente e o campo magnético rotativo gerado pelo estator para obter um movimento de passo preciso. Possui as vantagens de alta precisão, alta velocidade de resposta e economia de energia, sendo amplamente utilizado em instrumentos de precisão, linhas de produção automatizadas, equipamentos médicos e outras áreas.

1.1 Fatores determinantes

1.1.1 Lado do produto

O princípio de funcionamento dos ímãs permanentes é simples, e as perdas no motor são bastante reduzidas. Em geral, os motores eletromagnéticos tradicionais dependem de uma fonte de alimentação externa para gerar força eletromotriz para o gerador, fornecer a potência inicial e, em seguida, depender de sua própria tensão de saída para funcionar. O princípio de funcionamento dos motores de ímãs permanentes é relativamente simples, e o campo magnético precisa ser fornecido apenas por ímãs permanentes.

Em comparação com os motores tradicionais, as vantagens dos motores de ímã permanente se refletem principalmente em: ① baixa perda no estator; ② ausência de perda no cobre do rotor; ③ ausência de perda no ferro do rotor; ④ baixo atrito do vento. No entanto, deve-se observar que o principal componente dos motores de ímã permanente é a resistência do aço magnético a altas temperaturas contínuas. Para evitar situações em que o desempenho do motor seja reduzido ou descartado devido à desmagnetização, a temperatura de trabalho do motor precisa ser controlada de forma razoável.

O efeito de economia de energia é significativo e a eficiência geral é aprimorada. Abaixo, conduzimos uma análise de desempenho específica, distinguindo os tipos de motores e suas matérias-primas:

1) Em termos de tipos de motores

Selecionamos motores síncronos de ímã permanente para comparação com outros motores tradicionais, entre os quais motores de relutância chaveados, motores de relutância síncronos e motores de ímã permanente são todos motores síncronos. Combinados com os indicadores, como os motores de ímã permanente não requerem escovas e correntes de excitação, eles têm maior eficiência e densidade de potência do que os motores tradicionais. Em termos de capacidade de sobrecarga, exceto pelos motores CC, que são relativamente baixos, os outros tipos não são muito diferentes. A eficiência e o fator de potência dos motores de ímã permanente são os desempenhos mais notáveis, com uma eficiência de 85-97%. Embora os motores pequenos geralmente possam atingir mais de 80%, os motores de ímã permanente têm vantagens óbvias em comparação com a eficiência de 40-60% dos motores assíncronos. Em termos de fator de potência, pode chegar a mais de 0,95, indicando que a proporção do componente de corrente ativa dos motores de ímã permanente na corrente total é maior do que a de outros tipos, e a taxa de utilização de energia é maior.

2)De acordo com as matérias-primas do motor

De acordo com a força magnética e o estágio de desenvolvimento dos materiais magnéticos permanentes utilizados no motor, os motores magnéticos permanentes podem ser divididos em três categorias: metal, ferrite e terras raras. Entre elas, os motores magnéticos permanentes de ferrite e terras raras são atualmente mais amplamente utilizados.

Comparados aos motores tradicionais, os motores de ímã permanente de terras raras apresentam uma estrutura mais simples e uma menor taxa de falhas. O uso de ímãs permanentes de terras raras pode aumentar a densidade magnética do entreferro, aumentar a velocidade do motor ao máximo e melhorar a relação potência-peso. O campo de aplicação é relativamente amplo. A única desvantagem dos motores de ímã permanente é o seu alto custo. Tomando como exemplo o preço dos motores de ímã permanente de terras raras, ele costuma ser mais de 2,5 vezes superior ao dos motores tradicionais.

1.1.2 Lado político

As políticas também desempenham um papel importante na promoção do desenvolvimento de motores de ímã permanente.

1) O setor de ímãs permanentes está passando por um rápido desenvolvimento impulsionado por políticas.

Como matéria-prima principal dos motores de ímã permanente, o aprimoramento da tecnologia e a popularidade dos ímãs permanentes têm um impacto significativo no desenvolvimento de motores de ímã permanente. Nos últimos anos, o governo tomou medidas relevantes em termos de apoio à indústria, estímulo político e formulação de normas para promover ativamente a ampla aplicação de materiais de ímã permanente e promover o desenvolvimento e a expansão de motores de ímã permanente.

2) Estimular o potencial de crescimento sob a demanda por conservação de energia e redução de emissões.

Com a crescente ênfase da China na conservação de energia e na proteção ambiental, o desenvolvimento saudável de motores de ímã permanente abriu caminho para oportunidades de crescimento. Desde o estabelecimento do novo padrão nacional em 2020, a China deixou de produzir motores abaixo do padrão internacional IE3 e é forçada a usar produtos mais eficientes. Além disso, o "Plano de Melhoria da Eficiência Energética", lançado em 2021 e 2022, propôs que, em 2023, a produção anual de motores de alta eficiência e economia de energia seja de 170 milhões de quilowatts, e que a proporção de motores de alta eficiência e economia de energia em serviço exceda 20%; em 2025, a proporção de novos motores de alta eficiência e economia de energia exceda 70%. Calculado na proporção de 1 quilowatt-hora: 0,33 quilogramas, isso equivale a economizar 15 milhões de toneladas de carvão padrão e reduzir as emissões de dióxido de carbono em 28 milhões de toneladas por ano, o que deve levar os motores de ímã permanente a uma era de rápido crescimento.

2.Análise da Cadeia da Indústria de Motores de Ímã Permanente

Observando a montante de toda a cadeia industrial, constatamos que as principais matérias-primas necessárias para a produção de motores de ímã permanente incluem diversos materiais magnéticos (como ímãs de neodímio, ferro, boro, ferrites magnéticas permanentes, samário, cobalto, alumínio, níquel e cobalto, etc.), cobre, aço, materiais isolantes e alumínio, sendo os materiais magnéticos de alta eficiência o núcleo da fabricação de motores de ímã permanente de alto desempenho. A jusante da indústria de motores de ímã permanente, concentra-se principalmente em diversos campos de aplicação final, incluindo energia eólica, veículos de nova energia, aeroespacial, indústria têxtil, tratamento de água, etc. Com a contínua modernização da indústria de manufatura a jusante, espera-se que o crescimento da demanda no mercado de aplicações terminais promova ainda mais a produção em larga escala de motores de ímã permanente.

2.1 Upstream: Materiais magnéticos de alta qualidade contribuem para o custo, representando mais de 25%

Os materiais representam mais da metade do custo total, e entre eles, os materiais magnéticos desempenham um papel decisivo na eficiência do motor. As matérias-primas dos motores de ímã permanente incluem principalmente materiais magnéticos (como ímãs de neodímio, ferro, boro, ferrites de ímã permanente, samário, cobalto, alumínio, níquel, cobalto, etc.), chapas de aço silício, cobre, aço, alumínio, etc. Materiais magnéticos, chapas de aço silício e cobre constituem a maior parte do custo da matéria-prima, representando mais de 50% do custo. Embora, de acordo com a estrutura de custos dos motores tradicionais, os custos iniciais de compra, instalação e manutenção do motor representem apenas 2,70% de todo o ciclo de vida do motor, devido a fatores como preço do produto, competitividade e popularidade no mercado, os fabricantes de motores prestam grande atenção às matérias-primas.

1) Materiais magnéticos:Os ímãs de terras raras possuem excelentes propriedades magnéticas e são muito adequados para aplicações de alto desempenho e alta potência. Ímãs de NdFeB e cobalto são importantes aplicações de terras raras em materiais de ímãs permanentes. Devido às ricas reservas de terras raras da China, a produção de NdFeB representa cerca de 90% do total mundial. Desde 2008, a produção de motores de ímãs permanentes da China aumentou rapidamente, tornando-se gradualmente o maior produtor mundial, e a demanda por matérias-primas de NdFeB dobrou entre 2008 e 2020. Devido à particularidade dos recursos de terras raras, a produção e o processamento de NdFeB são relativamente complexos, portanto, o preço dos motores de ímãs permanentes é mais alto do que o dos motores tradicionais. Os materiais magnéticos geralmente representam cerca de 30% do custo total.

2) Chapa de aço silício:Usado principalmente para formar a parte central do motor de ímã permanente. Devido ao complexo processo de preparação, seu custo é relativamente alto. A chapa de aço silício representa cerca de 20% do custo total.

3) Cobre:Usado principalmente como material condutor de motores de ímã permanente, representando cerca de 15% do custo total.

4) Aço:Usado principalmente para fabricar a estrutura e o material do invólucro de motores de ímã permanente, representando cerca de 10% do custo total.

5) Alumínio:Usado principalmente para fazer dissipadores de calor, tampas de extremidade e outros componentes de dissipação de calor.

6) Custos de equipamentos e ferramentas de fabricação:representando cerca de 15% do custo total.

2.2 Downstream: Vários campos estão se preparando para fazer esforços, e um enorme potencial na indústria está esperando para ser explorado

Motores de ímã permanente têm sido amplamente utilizados em diversos campos e em diversos setores. Até o momento, os motores de ímã permanente têm se destacado com sucesso nos setores automotivo, de eletrodomésticos, de automação industrial e outros, contribuindo significativamente para a inovação tecnológica e a expansão do mercado. Além disso, dada sua importância para o desenvolvimento econômico, setores como petroquímico, petróleo e gás, metalurgia e eletricidade também têm gradualmente começado a utilizar motores de ímã permanente. No futuro, à medida que as tendências do setor se concentrarem mais em inteligência, automação e conservação de energia, a aplicação de motores de ímã permanente em diversos campos subsequentes terá enorme potencial e continuará a manter um rápido ritmo de desenvolvimento.

3. Análise de mercado de motores magnéticos permanentes

3.1 Sobre oferta e demanda

Impulsionada pelo desenvolvimento de novas energias, a demanda está crescendo rapidamente. Os fabricantes chineses de motores de ímã permanente de terras raras estão distribuídos principalmente no leste e sul da China, países ricos em recursos de terras raras e com uma sólida base industrial. Há uma forte demanda por motores de ímã permanente, o que contribui para a formação de uma cadeia industrial completa. De 2015 a 2021, a produção de motores de ímã permanente de terras raras na China aumentou de 768 milhões de unidades para 1,525 bilhão de unidades, com uma taxa de crescimento anual composta de 12,11%, superando significativamente a taxa média de crescimento de 3,94% dos micromotores (motores com diâmetro inferior a 160 mm ou potência nominal inferior a 750 mW).

Graças ao rápido desenvolvimento do novo campo energético, a demanda por motores de ímã permanente em setores como energia eólica e veículos elétricos tem aumentado rapidamente nos últimos anos. Em 2021 e 2022, a demanda da China por motores de ímã permanente de terras raras será de 1,193 bilhão de unidades e 1,283 bilhão de unidades, respectivamente, um aumento anual de 7,54%.

3.2 Sobre o tamanho do mercado

O mercado chinês de motores de ímã permanente apresenta forte crescimento, e a promoção de campos secundários tem estimulado o potencial de mercado. Nos últimos anos, o mercado global de motores de ímã permanente tem mantido um crescimento constante e apresentado uma tendência de desenvolvimento otimista. Em 2022, o tamanho do mercado atingiu US$ 48,58 bilhões, um aumento anual de 7,96%. Estima-se que, até 2027, o mercado global de motores de ímã permanente atinja US$ 71,22 bilhões, com uma taxa de crescimento anual composta de 7,95%. Impulsionado por campos secundários, como veículos de nova energia, condicionadores de ar de frequência variável e energia eólica, o mercado chinês de motores de ímã permanente apresenta uma tendência de rápido crescimento. Atualmente, produtos com potência entre 25 e 100 kW dominam o mercado.

O mercado continua a crescer de forma constante, e a China lidera o desenvolvimento desta indústria. Com a melhoria do desempenho dos materiais de ímãs permanentes e o avanço da tecnologia de motores, o mercado global de motores de ímãs permanentes manterá um crescimento constante. A China continuará a manter sua liderança de mercado. No futuro, a integração do Delta do Rio Yangtze, o desenvolvimento da região ocidental, a modernização do consumo e a promoção de políticas darão um forte impulso à aplicação em larga escala de motores de ímãs permanentes no mercado chinês.

4. Cenário da competição global de motores de ímã permanente

No desenvolvimento de motores de ímã permanente ao redor do mundo, China, Alemanha e Japão se tornaram líderes em motores de ímã permanente de alta precisão, inovadores e de ponta, com seus anos de experiência em fabricação e tecnologias-chave.

A China se tornou uma base importante para a indústria global de motores de ímã permanente, e sua competitividade está aumentando.

Em termos de layout regional, Jiangsu, Zhejiang, Fujian, Hunan e Anhui se tornaram bases importantes para a indústria de motores de ímã permanente da China, ocupando uma fatia considerável do mercado.

No futuro, a indústria global de motores de ímã permanente inaugurará uma competição mais intensa, e a China, como o mercado mais dinâmico e potencial do mundo, desempenhará um papel importante nesse processo.

5. Introdução ao Motor de Ímã Permanente Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Máquinas Magnéticas Permanentes e Equipamentos Elétricos Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) foi fundada em 18 de outubro de 2007 com um capital social de 144 milhões de RMB. Está localizada na Zona de Desenvolvimento Econômico de Shuangfeng, na cidade de Hefei, província de Anhui. É uma empresa moderna de alta tecnologia que integra pesquisa e desenvolvimento, fabricação, vendas e serviços de motores de ímã permanente.

A empresa sempre se concentrou em pesquisa e desenvolvimento de produtos. Conta com uma equipe profissional de pesquisa e desenvolvimento de motores de ímã permanente com mais de 40 pessoas e estabeleceu relações de cooperação de longo prazo com universidades, instituições de pesquisa e grandes empresas estatais. A equipe de P&D adota a teoria moderna de projeto de motores e a tecnologia avançada de projeto de motores. Após mais de dez anos de acumulação técnica, desenvolveu quase 2.000 especificações de motores de ímã permanente, como as séries convencional, de frequência variável, à prova de explosão, à prova de explosão de frequência variável, de acionamento direto e de acionamento direto à prova de explosão. A empresa compreende plenamente os requisitos técnicos de diversos equipamentos de acionamento em diversos setores e possui amplo conhecimento de projeto, fabricação, testes e dados de uso em primeira mão.

Os motores de ímã permanente de alta e baixa tensão da Mingteng foram operados com sucesso em diversas cargas, como ventiladores, bombas de água, transportadores de correia, moinhos de bolas, misturadores, trituradores, raspadores, bombas de óleo, máquinas de fiação, etc. em diferentes campos, como mineração, siderurgia e eletricidade, alcançando bons efeitos de economia de energia e ganhando grande reconhecimento.

A Mingteng sempre insistiu na inovação independente, aderindo à política corporativa de "produtos de primeira classe, gestão de primeira classe, serviços de primeira classe e marcas de primeira classe", adaptando soluções gerais de economia de energia para sistemas de motores de ímã permanente inteligentes para usuários, construindo uma equipe de P&D e inovação de aplicações de motores de ímã permanente com influência chinesa e se esforçando para se tornar líder e definidora de padrões na indústria de motores de ímã permanente de terras raras da China.

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