新兴领域用磁性元件市场规模预测及主要参与

新兴领域用磁性元件市场规模预测及主要参与者发展机遇

1、新兴领域用磁性元件行业竞争格局

磁性元件属于基础电子元器件，目前主要应用市场仍然是工业照明、家用电器、消费电子、通讯设备等领域，近年来随着下游光伏储能、新能源汽车、充电桩快速发展，磁性元件作为新能源设备实现能源转换、电气隔离和滤波的关键零部件，迎来新的发展阶段，国内厂商在竞争中快速成长。新能源磁性元件竞争市场中，潜在竞争者众多，但因新能源产品更新迭代较快，品质要求较高，且不同应用领域往往对磁性元件提出不同的技术和工艺要求，目前具备为多个新能源应用场景批量供货的规模企业较少。

车载磁性元件方面，传统车厂主要由日本、欧洲厂商占据主导地位，随着汽车电动化进程加速，国内新能源汽车生产厂快速崛起并逐渐占据领先地位，国产汽车供应商迎来了良好的发展机会，磁性元件亦加速国产替代步伐；光伏储能磁性元件方面，市场竞争较为充分，受益于国内光伏产业链的完整与技术进步，磁性元件国产化率较高，近年部分在技术与品质管控等方面更优异的厂商脱颖而出，与下游设备厂商共同发展，形成一定的竞争格局；充电桩磁性元件方面，为提高充电功率，市场上两种实现快充的技术路线分别为提高充电电流和提高充电电压，我国新能源汽车车厂主要选择提高电压方式的高压系统架构，充电桩主要是配套于新能源汽车，伴随着新能源汽车的发展联动性较高，因此我国元器件供应厂商占据有利地位，主要是国内厂商竞争。

2、新兴领域用磁性元件行业发展概况

（1）磁性元件作为关键零部件，成为新能源产业链升级的重要环节

磁性元件作为基础元器件之一，被广泛应用于传统家电、照明、消费电子等领域，不过该类消费级的磁性元件功率等级要求相对较低，规格和性能需求差异化不大。相较而言，工业级、车规级应用领域对于磁性元件的适用环境、振动冲击、使用寿命、可靠性以及容错率等方面性能要求较高，技术难度高。各级别磁性元件要求对比如下：

近年来，随着社会的电气化推进和能源转型升级，尤其是新能源汽车、充电桩等新兴产业，对电力消费的强度越来越大，应用场景越来越多，并衍生出了更多基于电能磁能转换原理的核心技术应用。同时光伏储能等新兴电力产业也在不断提升电压和功率等级以满足社会用电需求和能源转型战略。

在新能源汽车、充电桩、光伏储能等新兴产业，磁性元件从通用件成为安全件以及控制器件，对于转换效率、安全可靠性以及控制精度要求越来越高，已经成为产业链技术升级的关键一环，起到了关键性、基础性的作用。

1）功能重要性提升

相比以往传统应用领域，新能源领域的磁性元件在应用技术和安全性方面，承担了更为重要的功能。

新能源时代，新能源汽车、充电桩、光伏储能等新兴产业在用电、发电过程中离不开电能的转换，催生了很多新型的电源设备和功率变化器件，在这些领域中承担能量转换的功能并成为核心部件。相比传统汽车，新能源汽车新增了车载OBC和DC/DC以满足充电和用电需求，而在新能源汽车快充需求下，又催生出高压直流充电桩和充电模块；光伏储能领域由于光伏组件输出的是功率不稳定的低压直流电，必须通过光伏储能逆变器来实现升压逆变才能输出高压稳定电流从而并网。新能源汽车车载电源、直流充电模块、光伏储能逆变器分别是新能源汽车电控系统、新能源汽车充电桩、光伏储能系统的核心部件，而磁性元件则是这些核心部件的关键零部件，并从一般功能件成为安全件，对磁性元件产品的可靠性要求大幅提升。因此磁性元件在新能源时代的应用更为深广，重要性大幅提升。

2）产品更新迭代快

相比传统应用领域低功率等级的磁性元件产品，当前应用于新能源领域的磁性元件应用环境更为复杂，技术要求高，产品更新迭代快。一方面是新能源领域的功率要求越来越高，相应的磁性元件体积也越来越大，而过大的体积会导致整体成本提高和损耗的增加，因此实现相同功率的产品小型化成为行业重要的技术发展方向，磁性元件厂商需要根据下游设备/部件的电路拓扑、尺寸规格和性能要求等，从材料应用、结构和工艺设计等方面对产品进行快速开发；另一方面，随着新能源行业的爆发式增长，下游可应用范围不断拓展，技术和产品更新速度加快，磁性元件需要不断进行技术迭代和新品开发以满足下游需求。

3）价值量提升

相较于传统应用领域，新能源领域一方面拓宽了对磁性元件的应用，从功能件往安全控制件方向发展，另一方面对磁性元件的材料和技术要求更高，因此新能源领域的磁性元件产品附加值提升。

新能源汽车的电动化带动了磁性元件单车价值量显著提升。传统汽车对于磁性元件的应用主要是车内多媒体等设施，属增加体验感的娱乐功能件；而新能源汽车新增OBC、DC/DC等电能转换核心部件，涉及汽车安全运行和精密控制，对磁性元件的使用量增加、性能要求更高。同时，在高续航能力和高充电效率的趋势下，未来新能源汽车V电压平台的普及对于升压电感等磁性元件的需求和性能要求都将更高。

充电桩方面，充电桩采用模块式组合功率，因此为满足高电压平台快充要求，充电设备需要并联更多的充电模块。

光伏储能方面，磁性元件主要应用于光伏逆变器和储能逆变器。光伏逆变器和储能逆变器工作原理和电路结构较为相似，以光伏逆变器为例，磁性元件包含电感、变压器在内，在光伏逆变器价值占比超过15%。

4）成为产业链升级的重要环节

随着新能源行业不断发展，对发电和供电效率、转换和使用效率的要求不断提升，因此光伏发电、汽车充电等场景下的功率越来越高，提高磁性元件功率密度成为大势所趋，而由此带来的散热问题直接关系到安全性和可靠性问题，成为磁性元件技术发展乃至整个产业链升级的重要环节。

磁性元件是整个功率变换电路中能量损耗最大的元器件之一，能量损耗大概占功率变换器总损耗的20%-30%，且降低能量损耗的难度较大。在目前新能源行业功率变换器功率提升的趋势下，降低磁性元件的能量损耗成为下游降低整机能量损耗的技术瓶颈之一。

此外，随着碳化硅（SiC）、氮化镓（CaN）等第三代半导体功率器件的应用，开关频率持续提升，使得功率变换器进一步向小型化、高功率方向发展，也对磁性元件提高功率密度、降低能量损耗形成了新的技术挑战。

（2）行业市场规模

普华有策《-年新兴领域用磁性元件行业深度调研及投资前景预测报告》显示，预计年全球磁性元件行业市场规模将达.09亿元。

3、新兴领域用磁性元件行业技术水平及特点

（1）高功率密度

磁性元件的损耗大概占充电模块、逆变器等功率变换器总损耗的20%-30%，重量在功率变换器中占比为30%-40%，体积占比约为20%-30%，是影响功率变换器体积和重量的主要因素。随着新能源功率变换器往高功率密度、高转换效率、高度集成化方向发展，磁性元件亦呈现向低损耗、小型化、高功率密度发展态势。其中，实现高功率密度传输可以通过降低变压器热损耗，实现同等重量与体积下的功率密度提升，主要实现途径为磁芯与绕组优化；也可以采用磁集成与磁组合技术，通过减少磁性元件重量与体积，降低磁芯与绕组损耗，提升功率密度。

1）磁芯与绕组优化

磁性元件常用磁芯材料包括铁氧体、粉芯、非晶、坡莫合金等，磁芯损耗功率由磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗组成，可通过如定制、适配较高电阻率、宽温度范围的磁芯材料来降低磁芯损耗。

磁性元件的磁芯结构包括E型、EC型、ETD型、EER型、EP型、PQ型、环形、罐型、RM型等。企业通过不同结构磁芯的研发、设计、定制或选择，能够实现：①提高磁性元件的空间使用率；②提高EMI屏蔽能力；③提高散热性能；④提高经济性；⑤提高磁芯体积、表面积和绕组绕制面积之间的比率，提升单位磁芯的电感量和输出功率；⑥使用特殊磁芯气隙或分布式磁芯气隙设计，避免或减少磁芯气隙切割绕组产生的涡流损耗；⑦使用PCB板安装，提升使用便捷性；⑧预设线圈空间，匹配自动化绕线设备等。

磁性元件中，电感器通常为单绕组结构，可分为单层线圈和蜂房式线圈。蜂房式绕法的优点为占用体积小、分布电容小，但电感量大，同时蜂房式线圈折点越多，分布电容越小。变压器通常为双绕组结构，线圈可分为层式线圈和饼式线圈，层式线圈下分圆筒式和箔式，饼式线圈下分连续式、纠结式、内屏蔽式、螺旋式、交叠式等。

优秀绕组结构设计可减少磁性元件的铜损，例如在高频工况下，交叉布置的绕组结构可提升电流密度分布的均匀性，减少高频邻近效应影响，进而降低温升与绕组损耗，提高效率；如缩短磁性元件单匝绕组长度，可减少同比例的绕组损耗等。

综上，通过磁芯和绕组优化，可降低磁损与铜损，提升磁性元件的功率密度。

2）磁集成与磁组合

除磁芯与绕组优化外，实现高功率密度、适合小型化发展的方案还包括采用磁集成与磁组合。磁集成是将两个以上分立器件，如电感器、变压器，绕制在一副磁芯上，通过一定的磁通量耦合或解耦方式，以及参数设计，实现：①降低开关电源中的元器件总数；②减小磁芯的体积和重量；③降低磁芯和绕组的损耗，提高开关电源的效率和功率密度；④减少连接端子，尤其在大电流场合，较大减少了端子损耗；⑤减少输入输出电流量谐波失真，提升开关电源的动态特性，如瞬态响应速度。

磁集成设计复杂，但其设计是一道多解题，多样化参数包括：构造可切割或组合；磁通量可耦合亦可解耦；气隙由多个不等式判别获取，本身为多取值。若从磁集成中的磁通作用关系角度看，磁件集成主要有四种方式：①直流磁通与交流磁通叠加——适用于高频场合的电感器与变压器集成；②交流磁通在公共磁柱的交错并联或互相抵消——用于绕组有相位差的电感器与电感器集成；③直流磁通与直流磁通互相削减——用于电感器与电感器集成；④绕组产生的交流磁通正向耦合——可应用于电感器与变压器集成。

磁组合即将主要的磁性元件合理分布、组合在同一块底板上，同时各磁元件之间又不产生磁干扰、共振，从而达到减少占用空间、拆装便利等效果。磁组合方案需充分考虑分立器件间的尺寸匹配性以及间隙控制、通风道设计、引脚设计等，在提高整体功率密度的同时，能够有效实现温升控制、集中散热。

未来，随着磁芯材料复合应用、磁芯气隙结构优化、绕组线圈镀层技术发展，磁集成与磁组合等高功率密度技术有望更为广泛应用。

（2）高频化

高频化指功率变换器开关频率的高频化，在相同磁通密度下，开关频率提升一倍，磁性元件的磁芯横截面积可减少一半左右，能够有效减小磁性元件的体积。但应用于高频的磁性元件易出现趋肤效应与邻近效应，绕组损耗较大，对磁性元件的损耗优化与散热设计提出了较高要求。同时随着磁性元件的高频化发展，磁性元件从立体结构向平面结构、片式结构、薄膜结构发展，产品体积与重量有望持续下降。

（3）自动化

磁性元件产品规格型号众多，不同规格型号产品的设计方案、规格尺寸以及生产工艺流程不尽相同，生产工序难以完全标准化自动化，尤其是工业级、车规级磁性元件，不同型号产品的生产通常需要对设备进行二次开发来配套，市面上基本没有可供挑选的通用性设备。

虽然我国磁性元件企业做出了大量自动化尝试，但我国磁性元件行业整体自动化转型缓慢，手工与半自动化依然是我国磁性元件的主流生产方式。行业企业也常遇到因缺乏设备使用、改装、开发经验，导致引进的自动化设备使用率不高，在产品迭代后出现闲置；或批量投产时发现自动化设备无法有效匹配产品，故障率居高不下等问题。

未来一方面随着下游客户对产品生产一致性、稳定性以及自动化程度要求的提高，另一方面人工成本亦不断增长，将推动磁性元件行业加速自动化转型，从而对行业企业在设备开发方面的机械设计、电气控制、传感器技术、软件编程等技术提出了更高的要求。

4、新兴领域用磁性元件行业面临机遇

（1）碳中和目标驱动行业长期发展

磁性元件作为新能源汽车、充电桩、光伏储能领域的核心器件，与新能源行业的发展密切相关。我国在“碳达峰、碳中和”战略目标引领下，能源结构不断转型，清洁能源使用和消费比重将持续提升，绿色交通基础设施建设进一步加快，新能源产业市场前景非常广阔。国家产业政策对新能源行业的大力支持，将驱动行业长期可持续发展。

（2）磁性元件重要性和价值量不断提升

磁性元件是功率变换系统的主要器件，从以下几个方面影响功率变换系统的整体性能：①磁性元件是影响功率变换系统体积和重量的主要因素；②磁性元件参数的选取直接影响功率变换系统的输出电流脉动和动态性能；③磁性元件直接影响功率变换系统效率；④磁性元件寄生参数直接影响功率变换系统的电流应力和压降。因此，功率变换系统设计一定程度上也取决于磁性元件的正确设计与制作，磁性元件成为新能源产业的关键零部件，磁性元件的重要性、应用面、价值量不断提升，市场需求持续旺盛。

5、阻碍新兴领域用磁性元件行业发展主要因素

（1）人口老龄化与劳动成本上升

我国呈现人口老龄化与劳动力成本上升趋势，制造业人口红利消退，人工成本上涨，尤其对自动化程度不高、尚在提升阶段的磁性元件行业产生了较大冲击，自动化、数字化转型成为磁性元件企业迫切推进的转型目标。

（2）行业高素质复合型人才紧俏

磁性元件与充电模块所处电力电子元器件行业涉及电子、电磁、电气、机械、自动化控制等多门学科，具有多学科交叉与技术门槛高的特点，同时优秀专业人才需要行业经验的长期积累，才能对应用领域的需求了解透彻，快速响应市场需求。因此行业的快速发展需要企业拥有更多高素质复合型人才。

6、新兴领域用磁性元件行业主要壁垒构成

（1）资质壁垒

磁性元件可分为消费级、工业级与车规级，产品性能、稳定性等参数指标要求逐级提升。其中，汽车用电子设备因为工作环境要求较高，对磁性元件提出了高产品品质与高可靠性要求，涵盖温度循环、热应力、尺寸精度、耐压性、抗冲击、抗振动、可焊接性、阻燃性、静电阻抗、使用寿命、容错率等指标，且进入汽车供应链的磁性元件企业需进行车规级认证，工业级磁性元件行业内仅少数企业获得该认证，行业存在一定资质壁垒。

（2）技术壁垒

在磁性元件方面，磁性元件属于电力电子行业，涉及电磁学、电子学、机械学、热力学、材料学等多门学科的基础理论、研究方法和应用技术，具有多学科交叉与技术门槛高等行业特征。优秀的磁性元件企业需要拥有大量从事研发和应用技术开发的高素质人才，以及成熟完善的研发体系，才能够根据下游客户的需求和安规标准等快速开发所需产品，抢占市场份额。磁性元件的技术壁垒具体体现在大量不同型号产品的研发、设计，以及生产设备与工装的开发能力。

磁性元件产业以实用研发技术为主导，在实际场景中，选用不同型号的磁芯、走线、形态的磁性元件，会对下游应用产品的稳定性、可靠性造成直接影响，因此，企业在经营过程中需要经过大量研究、长期实践以及不断试错和改良之后才能将产品设计确定下来；同时，生产工艺方面，企业需根据具体产品选材和结构等情况，对制造工艺、工装治具、自动化设备各项参数进行不断的优化和调整，最终达到性能、成本和效率的最优化。总体而言，磁性元件产品从设计研发、试制到产业化都需要企业大量投入和长期技术积累。新进入行业的参与者缺乏足够的行业沉淀，难以形成有效的产品工艺和技术手段，技术壁垒明显。

（3）客户资源壁垒

磁性元件具有品类繁多、规格型号复杂、交期时间短等特点。磁性元件企业往往需要紧密围绕客户需求进行设计开发，并具备从开发设计、打样到小批量试产的快速响应，以及规模化生产的能力。磁性元件行业下游的新能源汽车、充电桩、光伏储能、数据通信等行业的头部客户已形成一套成熟的供应商考核体系，前期考察与后期评估愈发严格，并通过技术指标验证、样品测试、小批量试用、产量论证等方式综合考察相关磁性元件供应厂商，对供应商整体的技术研发能力、生产制造能力、快速响应能力、规模化量产能力均提出了严格要求，具有较高的供应链进入门槛。不过一旦磁性元件企业与下游客户确定了合作关系，下游客户将面对较大的新供应商选拔与磨合成本，尤其是新能源行业，关系到能量转换效率、电路运行等，属于安全件，客户的认证更为谨慎，因此该合作关系有望长期维持。对于磁性元件行业的潜在进入者，优质客户资源形成了较大的行业进入壁垒。

（4）生产自动化壁垒

磁性元件行业呈现小批量、多品种特征，是行业实现大范围自动化的主要障碍，但客户对产品品质和自动化程度要求的提升、人工成本的增长以及生产线员工流动性大等问题，逐渐成为行业自动化率提升的重要驱动力。

磁性元件行业的分段与整线自动化难度依然较大，多数直接向设备厂商购置产线的企业面临自动化设备适用面狭窄和故障率高的问题，部分行业优势企业多年来通过自主开发、合作开发与改装单机自动化生产设备，为其分段自动化与整线自动化推行打下良好基础，逐步实现了四大工序中“绕线、焊锡、装配、测试”等分段与整线的自动化生产。综上，磁性元件行业在分段自动化与整线自动化方面具有一定壁垒。

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