新質生產力首入政府工作報告,磁性元器件行業將迎巨變?第五屆磁性元器件產業發展論壇,讓我們一同來聽聽行業專家教授和領軍企業怎么說!
編者按:隨著全球經濟格局的不斷變化,我國經濟發展面臨著轉型升級的迫切需求。今年兩會期間,政府工作報告明確提出并強調新質生產力,預示著新一輪的技術革新和產業革命即將到來。
磁性元器件作為電子產業的核心器件,其技術迭代和發展方向不僅影響著整個產業鏈的進步,更承載著推動新質生產力發展的重任。第五屆磁性元器件產業發展論壇上,行業專家教授與產業鏈領軍企業圍繞發展新質生產力的主題,深入探討技術迭代的新方向以及這些變革對磁性元器件的具體要求。
對話導覽:
1.從發展新質生產力的角度,未來市場技術迭代方向是什么?下一代產品“新”在哪些方面?下一代產品會對磁性元器件產生哪些要求?
2.從學術角度來看,目前磁性元器件能否滿足整機企業的技術新要求?
3.針對整機企業的需求,磁性元器件企業能從哪些方面給予幫助和配合?
4.針對整機企業的需求,線材廠商能從哪些方面給予幫助和配合?
5.未來的三五年,整機企業最希望磁性元器件在哪些方面做改善,以配合新能源市場領域的發展?
2024第五屆磁性元器件產業發展論壇
今年兩會,新質生產力首次被寫入政府工作報告,大大凝聚了經濟發展共識,新質生產力概括來說就是以新技術實現高質量的發展。要發展新質生產力,未來市場技術迭代方向是什么?下一代產品“新”在哪些方面?下一代產品會對磁性元器件產生哪些要求?
金升陽技術總監程志勇
金升陽技術總監程志勇:在模塊電源、通信電源和新能源行業中,提高功率密度是共同追求。要實現這一目標,磁性元器件需從三個方向著手:一是優化磁性元器件產品性能,如通過工藝調控以及晶體結構處理來提升磁化強度和磁導力。二是創新復合材料,將磁性材料與光學材料、陶瓷材料等材料結合,推動材料領域的創新發展。三是確保生產的可持續發展,在生產加工的過程中要減少對環境的影響,并促進資源的有效利用。
麥田能源研發總監鄧志江
麥田能源研發總監鄧志江:麥田能源生產的光伏儲能逆變器離不開磁性元器件。在我看來,磁性元件行業目前面臨兩大挑戰。一是管理挑戰。尤其是交期緊迫,有時客戶下單后,要求磁性元器件企業在一周內完成從備貨到交付的全流程,當中可能還會出現要求的變化,臨時出現的技術難題等。不過,通過磁性元件的標準化生產,有望提高生產效率,縮短生產周期。
二是技術挑戰。隨著碳化硅的使用,逆變器對磁性材料的功率密度的要求顯著提升。早期開關頻率20kHz左右,用了碳化硅以后頻率會達到40kHz-50kHz,導致金屬磁粉芯磁損大,鐵氧體材料體積大的問題凸顯,很難達到一個理想的狀態。這需要磁性材料廠商和磁性元器件企業之后共同關注并尋求解決方案。
麥田能源以戶儲為主,在電感使用上,通常采用電感盒或將電感放入機箱后進行灌膠。部分采用圓環繞線方式,但線的一致性不佳,需預留充足空間,這卻導致灌封膠的熱阻增大。另外,逆變器中電感上的多組甩線經過敏感區域,若線過長會引起電磁兼容問題。因此,磁性元器件的技術發展方向應考慮改進封裝結構,這需要整機終端企業與磁性元器件企業共同合作來提升。
英搏爾電源CTO高軍
英搏爾電源CTO高軍:新能源汽車的充配電系統,特別是車載充電機,因受車輛體積的限制,需不斷減小體積和重量。磁性元器件約占據電源體積的40%,因此其小型化和輕量化對電源整體至關重要。
怎么縮小磁性元器件的體積?首先是高頻化,但高頻導致的熱損增加,會影響產品可靠性。為同時實現高頻化和小型化,可以采用磁集成技術,將磁場相互抵消,減少磁損甚至是線損,或者是選擇優質材料來降低損耗。此外,高頻下的線材選擇也至關重要,需減少雜散磁場并選用細且多股的線材。
磁性元器件的散熱是另一挑戰,新能源汽車中的磁性元器件主要通過灌封膠散熱。因此現在磁性元器件外部散熱沒有太大問題,重點是內部發熱比較嚴重,需磁芯和線包具有良好的導熱率。建議磁性材料和線材廠商在保證絕緣性能的同時,提升導線間的導熱率,以突破技術瓶頸。
巨一動力研發總監徐曉泉
巨一動力研發總監徐曉泉:如何把磁性元器件做的更優?高頻集成化、輕量化,是新能源汽車對我們的硬性要求,隨著汽車行業的發展,對電源功率和體積提出了更高要求。當前,普通硅管的應用已將頻率提升至100kHz-200kHz,未來采用碳化硅等高壓產品,需更高頻的磁性元器件。高頻下,趨膚效應和鄰近效應成為挑戰。因此,我們需要磁集成技術來抵消磁路、減小體積、降低成本,并重點降低磁性元器件的熱損耗,以適應第三代半導體材料如碳化硅的應用需求。
新能源汽車、光伏儲能逆變器、電源等整機企業圍繞近年來新能源市場的發展,以及未來要發展新質生產力的角度,給磁性元器件未來的技術迭代指引了新的方向。從學術角度來看,目前磁性元器件能否滿足整機企業的技術新要求呢?
中國電源學會常務理事&福州大學陳為教授
中國電源學會常務理事&福州大學陳為教授:剛才聽完四位整機專家的介紹,我深感磁性元器件行業的壓力日益增大。整機企業追求功率密度高,短小輕薄的設計,對磁性元器件技術提出了更高要求。而要提高功率密度跟降低損耗,還需要解決溫度問題和損耗密度的問題。
那我們磁性元器件可以從以下幾個方向來著手。首先,高頻化技術能在有限的飽和磁密下減小磁性元器件體積,但頻率提升會導致損耗增加,需平衡體積與損耗的關系;其次,磁集成技術通過物理組合實現磁路共享和繞組共享,進一步減小體積,但需應對設計挑戰和損耗、溫升問題。因為把磁性元器件做在同一個磁芯結構上,必然導致損耗的集中,溫升的上升,因此需要解決熱的問題。最后,優化設計是降低損耗的關鍵,涉及電場、磁場、電流場、熱場等多方面的優化,包括磁芯和繞組的優化。此外,還需注意頻率提升后分布參數對電池兼容設計的影響,以及人工智能設計在磁性元器件設計中的應用潛力。
從產業角度看,磁性元器件產業鏈不僅涉及機械電子加工,此外還有線材、絕緣等多個環節,產業鏈很長。比如磁材就涉及磁粉、絕緣、包裹、押注、燒結等過程。頻率提升后,對線材和絕緣材料的要求也更為嚴格。智能制造是當前的發展趨勢,但技術的產業應用需要時機的選擇。我期望磁性元器件行業的頭部企業能勇于承擔創新責任,敢做”白老鼠“,帶動整個產業鏈的發展。
磁性元器件產業鏈的發展需要我們共同的創新思維,提出新的方案并付諸實踐。這不僅需要我們有決心和信心,更需要我們積極行動,不斷探索和嘗試。與芯片制造不同,磁性元件的發展并非僅受技術難題的制約,更關鍵的是我們能否想到并付諸實踐。
針對整機企業提出的問題,磁性元器件企業能從哪些方面給予幫助和配合?
順絡集團市場部總經理趙霆
順絡集團市場部總經理趙霆:今日我有幸直接聽取客戶的聲音,這對我來說是一次寶貴的機會。在我看來,當前磁性元器件企業主要面臨兩大挑戰。首先,在管理層面,我們面臨定制件不可預測性的挑戰,作為上游器件廠商,如何適應這種變化是關鍵。以順絡電子來說,自2000年成立以來,我們在海內外擁有9個生產基地,員工超過6000人。為了應對這種挑戰,我們持續學習并變革,從磁集成到數字化轉型,采用MRP II、IPD、LTC等管理手段,不斷提升系統管理能力。同時,我們不斷提高生產自動化水平,以增強競爭力,為客戶持續創造價值。
在技術層面,順絡電子根據行業發展和客戶需求,整合了磁性元器件產業鏈上下游資源,從材料設計入手,選擇高導、高飽和、低損耗的磁性材料。我們不斷優化產品結構,包括磁路優化、繞線和繞組升級等,以減小產品體積和重量,同時提高效率、降低損耗,推動新質生產力的發展。
今日是磁性元器件產業鏈上下游的聚會,我深感榮幸。在此,我想引用黃仁勛的觀點,他提到未來十年AI算力將實現百萬級的增長。AI的發展最終取決于能源,即我們如何在化石能源之后滿足如此巨大的算力需求。這需要我們在座的新能源企業共同創新、提質增效,擁抱行業未來,推動行業的可持續發展。
針對整機企業提出的問題,線材廠商能從哪些方面給予幫助和配合?
驊鷹電子總經理王林波
驊鷹電子總經理王林波:作為線材廠商的代表,我深感壓力重大。過去十年,我們在絕緣線生產上主要依賴于國外的高仿配方和技術。然而,隨著經濟的發展,我們線材廠商已開始積極轉型,從原先的簡單加工逐步過渡到具備自主研發能力的階段。在此過程中,我們收到了來自電源企業的反饋,希望我們能夠解決線材在散熱、可繞性和一致性方面的問題。
為了響應這些需求,驊鷹在2023年采取了多項措施。首先,我們從工藝上進行了優化,與漆包線廠商合作,共同研發了高精度的線材。其次,我們優化了絞線利茲線的工藝,顯著提升了線材的可繞性和一致性。今年,我們更進一步與中科院在惠州簽約共建工程中心,專注于研發和提升包括鐵氟龍材料、PI、PPS等在內的材料性能,致力于研發出屬于中國自己的獨特配方。
英搏爾電源CTO高軍:對于電源企業而言,當前面臨的一個顯著挑戰在于線材的散熱問題。以往,漆包線主要通過其漆皮來導熱,但在當前高壓絕緣的工作環境下,帶絕緣材料的線材如何有效散熱成為了一個亟待解決的難題。我們期待線材廠商能夠深入研究并攻克這一技術難題,為電源企業提供更加可靠和高效的散熱解決方案。
驊鷹電子總經理王林波:實際上從去年開始驊鷹已經有和中科院在這方面進行研究。路雖然比較遠,但我們愿意往前行。
嗶哥嗶特磁性元件與電源事業部總經理李紅兵主持
未來的三五年,整機企業最希望磁性元器件在哪些方面做改善,以配合新能源市場領域的發展?
巨一動力研發總監徐曉泉:我認為,未來的主要發展方向應聚焦于絕緣性、高頻化和集成化這三個方面。集成化的目標尤為明確,即通過技術的創新和應用,實現成本的降低。為此,我期望磁性元器件企業能夠具備相應的能力,或與我們電源廠商緊密合作,共同進行設計優化,以實現技術降本。同時,我們也需要深入探討如何通過優化組裝工藝和加工技術,從生產環節進一步降低成本。這將是未來值得深入研究的重要方向。
麥田能源研發總監鄧志江:在電源產品行業,傳統的質保期限往往短于光伏行業當前對微逆提出的25年質保要求。針對這一挑戰,磁性元器件作為電源產品的關鍵組成部分,其長期穩定性和可靠性顯得尤為重要。為了確保磁性元件在25年的使用周期內不出故障、持續工作并避免安全事故,我們除了關注磁性元件的效率外,還要將更多精力投入到提升產品的可靠性及平均無故障率上。這意味著我們需要對磁性元器件的材料、設計、生產工藝以及測試標準進行全面的升級和優化,以確保它們能夠在長時間內保持穩定的性能,滿足光伏微逆系統的嚴格要求。
通過深入聆聽整機企業的前沿分享,我們逐漸明晰了磁性元器件企業未來的技術發展方向。高頻化、集成化、輕薄化、降損耗、絕緣性和可靠性等關鍵指標將成為行業進步的重要驅動力。這些技術革新不僅有助于提升磁性元器件的性能和質量,更將推動磁性元器件企業在新質生產力的發展道路上邁出堅實步伐。
2024第五屆磁性元器件產業發展論壇
中國電源學會常務理事&福州大學陳為教授:要培育新質生產力,磁性元器件產業還需要不斷向前發展。首先,材料迭代是關鍵。材料是磁性元器件制造的根本,包括磁性材料和導體材料兩部分。雖然鐵氧體、粉芯、非晶納米晶等磁性材料在短時間內不會有代際的進步,但是從性能來看,磁性材料的發展非常迅速。最新的實驗表明,這些磁性材料的損耗曲線在不同的頻率、不同的磁密下會有交叉重疊,這意味著材料的應用領域更加廣泛,為材料的優化迭代提供了更多的機會。
二是結構的迭代。從傳統的EE型磁芯、EI型磁芯,單磁路磁芯到多磁路磁芯發展,市面上出現了多種形態的磁芯。這一變源于磁性元器件企業普遍接受磁集成這項技術。結構迭代是磁性元器件近年來顯著的發展趨勢,然而這可能會給磁性元器件企業帶來一定的成本壓力。
三是設計的迭代。要培育新質生產力離不開新的設計,而設計的主導權歸屬則取決于電力電子與磁性元器件之間的專業知識掌握。目前,整機企業設計后交由磁性元器件企業代工的情況較為普遍。然而,磁性元器件企業要提高設計話語權,必須培養更多既了解磁性元器件又掌握電力電子專業技術的人才,以更好地配合和服務電力電子整機企業的需求。
四是工藝的迭代。理論、技術再好,沒有配套的工藝,產品生產不出來也只是空中樓閣。近年來磁性元器件工藝不斷發展,如立繞線圈工藝的普及。之后磁性元器件企業要加快自動化、數字化的進程,同樣離不開工藝的發展迭代。
五是服務的迭代。新質生產力不僅僅是技術的創新,也強調服務的進步。售前,磁性元器件企業應主動參與到整機企業前期的開發中去,確保產品涉及符合需求;售后,當出現問題時,磁性元器件企業的工作人員應迅速判斷故障原因。無論是系統、人員控制還是磁性元器件本身的問題,都應能準確識別并給出解決方案。
小結:光伏、儲能和新能源汽車作為當前中國制造領域極具競爭力的產業,其在技術迭代上無疑將經歷不斷的變革與發展。在第五屆磁性元器件產業發展論壇上,磁性元器件行業專家教授與產業鏈領軍企業為我們揭示了當下整機企業遇到的切實難題,并指出高頻化、集成化、輕薄化、降損耗、絕緣性和可靠性是磁性元器件未來的技術發展趨勢,為產業鏈的發展指明了前進的方向。
“新質”不僅意味著技術的革新,更代表著對品質、效率、服務和可持續性的不懈追求。我們期待,磁性元器件產業鏈企業能在未來兩年,走得更遠、走得更好,持續深化中國制造在全球的領先地位,并不斷擴大我們的影響力,共同推動磁性元器件產業鏈的繁榮發展!
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審核編輯 黃宇
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