1.什么是非晶电机：铁芯由硅钢片换为非晶
1.1.电机功率密度提升有两条路径
驱动电机是整车实现电能与机械能转换的关键。新能源汽车的三大核心部件分别为动力电池、驱动电机和电控系统。驱动电机根据电磁感应定律将电能转化成机械能为电动汽车提供动力。
新能源汽车行业的高速发展对驱动电机提出了更高的性能要求，电机提升有效功率密度有两条主要路径：一是在重量或体积不变的情况下实现更大的功率输出，或在功率不变的情况下实现更小体积、更轻量化；二是避免高功率输出损耗，从而对电机材料、工艺、软件、封装等各方面提出更高要求。
实现更大的功率输出目前的主流技术路径包括三类：（1）扁线电机：是相对于传统圆线电机来说的，扁线电机定子绕组所用的导线形态发生了变化，绕组从多根细的圆线转变成几根粗的矩形导线。由于绕组形式的改变，实现同样的功率，扁线电机相比于传统圆线电机体积更小，耗材更少。在相同的体积下，扁线电机可以填充的导线可以多 20%—30%，槽满率更高，有助于功率密度提升。其次，扁线的绕组设计使得导线间的接触面积增大，内部间隙变小，散热和热传导更好，这也使得扁线电机能够承受更高的瞬时功率。（2）油冷电机：采用流体冷却系统来降低电机内部热量， 这种冷却技术在高功率密度和高性能的电动车应用中尤其重要，它可以有效地提高电机的工作效率并延长使用寿命。油冷电机的优势在于其油品具有不导电、不导磁，具有良好的绝缘性能，可以直接接触电机内部组件，深入到转子、定子绕组内部进行更完全的热交换，使得散热效率更高同时还具备一定的润滑性能。（3）多合一电驱动系统总成。
降低损耗方面：电机的损耗主要包括电机铜耗、铁耗、风磨损耗和杂散损耗。永磁同步电机的转化效率可达到 96%-97%；损耗中，铜耗占大约 65%，铁耗（定子铁芯与转子铁芯中的损耗）占大约 20%，其余损耗占比相对较低。铜损是由于电流通过电机线圈时，导体的电阻引起的能量损失；降低铜损的方法之一是使用高导电性的材料，例如纯铜或铜合金，此外，增加导体的截面积也可以减小电流密度，从而降低铜损。铁损是电机中另一个重要的能量损失来源，它主要由磁通变化引起的涡流和磁滞损耗组成，一方面，当电机工作时，磁场会随着电流的变化而变化，导致铁芯中涡流的产生，这些涡流在铁芯中流动，导致能量转化为热能，从而产生铁损；另一方面，磁滞损耗时由于铁芯在磁场中的磁化和去磁化过程中产生的能量损耗，铁芯的磁滞损耗与材料的磁性特性有关。
1.2.非晶带材是较为理想的电机定子铁芯材料
目前定子铁心一般由硅钢片冲片叠压而成。磁学上，硅钢片具有高磁导率、低磁滞损耗、低矫顽力等优点，可减少能量损失和提高电机的效率。力学和化学上，硅钢片的机械强度和耐腐蚀性可以承受电机运行时的振动和高温。因涡流损耗的存在，常将铁心用许多薄片叠成，减少回路串联，即“化整为零”。
非晶金属不具有长程有序结构。非晶合金又称为“液态金属、金属玻璃”，是一种新型软磁合金材料，主要包含铁、硅、硼等元素。大部分金属材料具有很高的有序结构，原子呈现周期性排列（晶体结构金属）。非晶金属不具有长程有序结构，仅具有短程有序和中程有序。在急速冷却中，液态金属来不及结晶、就直接“冻结”住了它的无序结构。
非晶金属材料可以分为非晶带材、非晶块体、非晶涂层；其应用领域各异。
非晶带材有望成为电机定子铁芯主要材料，非晶合金材料与无取向硅钢相比具有诸多优势，核心在于损耗小、节能环保。
损耗密度：仅为传统硅钢片的 1/5~1/10→提升效率、降低噪音、节能环保、降低发热
物理特点：薄、硬、带宽受限、退火后脆性大→难于加工
机械特点：刚度低、叠压系数较低、强度高→难于加工
电磁特点：饱和磁密低、磁致伸缩系数大
生产过程：绿色：工艺流程短、节能环保；核心在急冷技术：10^6℃/s
从车端角度看，非晶电机的替代有助于新能车节能提续航约 15%+。
根据我们产业调研的数据，非晶电机体积更小、重量更轻，效率相比于传统电机提高 1-2%，由 96%到 98%-99%，顶部每提高 1 个点，节省 9.6%。在高转速（例如高速公路场景）时，非晶电机有 30%里程节约，在城市道路时，有15%左右里程节约。
日立口径：转速高达 8,000rpm 的原型电机的实际测量测试结果，与高转速范围内的电工钢板相比，效率可提高约 3%，铁损降低到 1/5 左右，电机热发电量可减少一半。
2.非晶电机的工艺路线与普及痛点
2.1.工艺路线：冲压 vs 线切割
非晶铁芯加工有两条主要工艺路线，线切割、冲压。两种工艺各有优劣，线切割：相对成熟、效率低，加工时大电流会产生熔融层，增加损耗；冲压：效率高、但对模具等要求高。安泰科技选择线切割路线、云路股份选择冲压路线。
2.2.普及痛点：非晶片加工难度大、磁学性能待优化
从力学角度看，非晶片硬度高、且在层叠对中度、精度、加工稳定性等方面要求高，加工难度大；从磁学角度看，非晶偏磁感偏低、且磁滞伸缩系数大。
力学角度：
（1）硬度高：薄而硬、几乎没有延展性，维氏硬度达到 900 左右，几乎与钨钢相当，是硅钢的 5 倍；
（2）退火：目的是降低内应力，恢复磁性，但将导致非晶合金变脆，使得后续成型加工难度变大，成品率降低，产品的一致性、稳定性差；此外，退火处理后的非晶合金铁芯在电机装配过程中易出现碎片，严重影响电机性能；
（3）精度：要求更高，非晶片料薄，0.025mm 左右，硅钢片 0.35mm，在层叠对中度、精度、加工稳定性等方面要求高。
磁学角度：
（1）磁感偏低，导磁性能需要加强，在高转矩输出时处于劣势，设计时磁路饱和程度不及硅钢片，需要提高磁感。
（2）磁滞伸缩系数大，非晶带材的磁滞伸缩系数是硅钢片的几倍，而且应力敏感;为保证磁性能，压紧力不宜过大，铁芯叠压系数低，相对硅钢片铁芯较为松散，易导致电机振动噪声偏大。高速电机转子表面用碳纤维或非导磁合金套简以一定预紧力涨紧转子时，也会导致非晶材料磁性能的变化。
（3）数据库：目前暂无丰富、标准的材料 B-H、B-P（多频率下）库，不利于电机设计工程师选型。
3.应用现状：新能源汽车领域空间广阔
在以旧换新政策、新能源车电机效率要求提升等趋势下，非晶电机在新能源车领域的应用加速。
以旧换新政策利好电机升级。2024 年 3 月 7 日，国务院印发《以旧换新行动方案》，文中指出：以节能降碳、超低排放等为重要方向，聚焦钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空、船舶、轻纺、电子等重点行业，大力推动生产设备、用能设备、发输配电设备等更新和技术改造。
电机更新提效有助于节能环保。根据中国钢铁新闻网的数据，电机用电量占社会所有用电量的 50%，如果将所有电动机效率提高 5%，则全年可节约电量达 1806 亿千瓦时。
3.1.目前非晶合金主要应用于配电变压器领域
目前非晶合金主要应用于配电变压器领域。配电变压器按照核心部件铁心所用原材料的不同，可以分为硅钢变压器和非晶变压器，二者所用的主要原材料分别是硅钢片和非晶合金薄带。与硅钢变压器相比，非晶变压器在节能、提效方面的优势明显，是“制造节能、使用节能、回收节能”的全生命周期可循环绿色产品。
由于高铁、电动汽车、消费电子、航空航天和医药等领域对非晶合金变压器的需求不断增加，非晶变压器市场正在扩大。同时，由于电力公司对系统损耗费用的认识，非晶合金在变压器领域应用增长。
根据 Business Reaearch 的数据，2021 年全球非晶合金变压器市场规模为9.04 亿美元，预计到 2031 年，市场规模将达到 17.18 亿美元。
3.2.非晶电机在高速高频领域优势明显，新能车应用加速
新能源车领域应用明显加速。根据《中国冶金报社》的数据，2022 年，国内有 12 家企业实现小批量供应，有约 60 万只非晶小电机在无人机、吸尘器、空气压缩机等领域得到应用。车用方面，比亚迪、蔚来、长安、广汽等新能源车企在该领域着手研究、成立相关研究部门，部分车企已经推出相关产品。
2023 年 3 月，广汽埃安发布非晶驱动电机，其优异性能引发业内广泛关注，极大提振了产业发展信心。夸克电驱功率密度 12kw/kg，相比行业 6kw/kg 提升100%；夸克电机采用 “纳米晶-非晶”合金材料及批量制备工艺；相较于传统的铁基硅钢材料冶炼工艺，纳米晶-非晶材料冷却速度高达 100 万℃/s，较铁基硅钢材料快 1000 倍；具有原子无序排列、无晶粒、无晶界的微观特性；降低电机 50%铁芯损耗，电机工况效率提升至 97.5%，电机最高效率达到 98.5%。
1 月 30 日，广汽集团旗下广汽埃安锐湃智能生态电驱工厂正式竣工投产，广汽埃安夸克电驱达成新突破——M25 超级电驱量产落地。根据证券日报，此次广汽集团发布的 M25 超级电驱将在广汽的高端车型昊铂品牌实现量产与搭载上车。
3.3.非晶电机空间测算：千亿空间
中性假设下，2027 年非晶电机市场 896.9 亿元，远期可达 1512 亿元；2027年非晶材料市场 410 亿元，远期可达 575.4 亿元。
核心假设：
1、新能源车销量假设中国和全球渗透率稳步提升，2027 年中国和全球渗透率分别为 45%和 50.96%。
2、单车带电机数量从 1.08 逐步提升至 27 年的 1.2，远期可达 1.3。
3、根据产业调研，2025 年吉利非晶电机预计出货 10 万台，2026 年开始，其余车厂逐步跟进，我们假设了乐观、中观、谨慎三种渗透情形。
4、定子重量参考夸克电驱定子 2.65L、非晶材料密度 7.18g/cm3，稳定在18.7kg。
5、根据我们相关产业调研，非晶电机相比硅钢电机成本增加 1-2 千元，硅钢电机在电驱中成本占比 24%，则预测硅钢材料成本 1200 元，非晶成本 3200元，远期单价持续下降。
4.市场格局集中，龙头明确
4.1.非晶合金市场集中度较高，产品核心参数基本相当
非晶合金市场规模较小，市场集中度高。根据 QYR（恒州博智）的统计及预测，2022 年全球非晶带材市场销售额达到了 3.3 亿美元，预计 2029 年将达到 6.2 亿美元，年复合增长率（CAGR）为 7.9%（2023-2029）。全球非晶带材(Amorphous Ribbons)核心厂商包括青岛云路、Proterial, Ltd. (原日立金属)和安泰科技等，前三大厂商占有全球大约 70%的份额。亚太是最大的市场，占有大约 65%的份额。
中日企业的非晶合金带材产品核心参数不存在明显差异。非晶合金带材的核心指标有单位铁损、电阻率、饱和磁通密度等，分别决定带材的节能性和材料体积，对比三家龙头企业来看，中日企业的主要产品在核心参数方面基本相似。
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