磁元件的新挑戰(zhàn)：新質(zhì)生產(chǎn)力重塑技術(shù)迭代方向？

新質(zhì)生產(chǎn)力首入政府工作報告，磁性元器件行業(yè)將迎巨變？第五屆磁性元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇，讓我們一同來聽聽行業(yè)專家教授和領(lǐng)軍企業(yè)怎么說!

編者按：隨著全球經(jīng)濟格局的不斷變化，我國經(jīng)濟發(fā)展面臨著轉(zhuǎn)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(diào)新質(zhì)生產(chǎn)力，預(yù)示著新一輪的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)革命即將到來。

磁性元器件作為電子產(chǎn)業(yè)的核心器件，其技術(shù)迭代和發(fā)展方向不僅影響著整個產(chǎn)業(yè)鏈的進步，更承載著推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重任。第五屆磁性元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，行業(yè)專家教授與產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)軍企業(yè)圍繞發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的主題，深入探討技術(shù)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(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的角度，未來市場技術(shù)迭代方向是什么？下一代產(chǎn)品“新”在哪些方面？下一代產(chǎn)品會對磁性元器件產(chǎn)生哪些要求？

2.從學術(shù)角度來看，目前磁性元器件能否滿足整機企業(yè)的技術(shù)新要求？

3.針對整機企業(yè)的需求，磁性元器件企業(yè)能從哪些方面給予幫助和配合？

4.針對整機企業(yè)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(yè)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(lǐng)域的發(fā)展？

2024第五屆磁性元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇

今年兩會，新質(zhì)生產(chǎn)力首次被寫入政府工作報告，大大凝聚了經(jīng)濟發(fā)展共識，新質(zhì)生產(chǎn)力概括來說就是以新技術(shù)實現(xiàn)高質(zhì)量的發(fā)展。要發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，未來市場技術(shù)迭代方向是什么？下一代產(chǎn)品“新”在哪些方面？下一代產(chǎn)品會對磁性元器件產(chǎn)生哪些要求？

金升陽技術(shù)總監(jiān)程志勇

金升陽技術(shù)總監(jiān)程志勇：在模塊電源、通信電源和新能源行業(yè)中，提高功率密度是共同追求。要實現(xiàn)這一目標，磁性元器件需從三個方向著手：一是優(yōu)化磁性元器件產(chǎn)品性能，如通過工藝調(diào)控以及晶體結(jié)構(gòu)處理來提升磁化強度和磁導力。二是創(chuàng)新復合材料，將磁性材料與光學材料、陶瓷材料等材料結(jié)合，推動材料領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。三是確保生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，在生產(chǎn)加工的過程中要減少對環(huán)境的影響，并促進資源的有效利用。

麥田能源研發(fā)總監(jiān)鄧志江

麥田能源研發(fā)總監(jiān)鄧志江：麥田能源生產(chǎn)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(yè)目前面臨兩大挑戰(zhàn)。一是管理挑戰(zhàn)。尤其是交期緊迫，有時客戶下單后，要求磁性元器件企業(yè)在一周內(nèi)完成從備貨到交付的全流程，當中可能還會出現(xiàn)要求的變化，臨時出現(xiàn)的技術(shù)難題等。不過，通過磁性元件的標準化生產(chǎn)，有望提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期。

二是技術(shù)挑戰(zhàn)。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(guān)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(tài)。這需要磁性材料廠商和磁性元器件企業(yè)之后共同關(guān)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?qū)㈦姼蟹湃霗C箱后進行灌膠。部分采用圓環(huán)繞線方式，但線的一致性不佳，需預(yù)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(jīng)過敏感區(qū)域，若線過長會引起電磁兼容問題。因此，磁性元器件的技術(shù)發(fā)展方向應(yīng)考慮改進封裝結(jié)構(gòu)，這需要整機終端企業(yè)與磁性元器件企業(yè)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(tǒng)，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(jù)電源體積的40%，因此其小型化和輕量化對電源整體至關(guān)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(chǎn)品可靠性。為同時實現(xiàn)高頻化和小型化，可以采用磁集成技術(shù)，將磁場相互抵消，減少磁損甚至是線損，或者是選擇優(yōu)質(zhì)材料來降低損耗。此外，高頻下的線材選擇也至關(guān)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(zhàn)，新能源汽車中的磁性元器件主要通過灌封膠散熱。因此現(xiàn)在磁性元器件外部散熱沒有太大問題，重點是內(nèi)部發(fā)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(shù)瓶頸。

巨一動力研發(fā)總監(jiān)徐曉泉

巨一動力研發(fā)總監(jiān)徐曉泉：如何把磁性元器件做的更優(yōu)？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(yè)的發(fā)展，對電源功率和體積提出了更高要求。當前，普通硅管的應(yīng)用已將頻率提升至100kHz-200kHz，未來采用碳化硅等高壓產(chǎn)品，需更高頻的磁性元器件。高頻下，趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)成為挑戰(zhàn)。因此，我們需要磁集成技術(shù)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(yīng)第三代半導體材料如碳化硅的應(yīng)用需求。

新能源汽車、光伏儲能逆變器、電源等整機企業(yè)圍繞近年來新能源市場的發(fā)展，以及未來要發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的角度，給磁性元器件未來的技術(shù)迭代指引了新的方向。從學術(shù)角度來看，目前磁性元器件能否滿足整機企業(yè)的技術(shù)新要求呢？

中國電源學會常務(wù)理事&福州大學陳為教授

中國電源學會常務(wù)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(yè)的壓力日益增大。整機企業(yè)追求功率密度高，短小輕薄的設(shè)計，對磁性元器件技術(shù)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(shù)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?lián)p耗增加，需平衡體積與損耗的關(guān)系；其次，磁集成技術(shù)通過物理組合實現(xiàn)磁路共享和繞組共享，進一步減小體積，但需應(yīng)對設(shè)計挑戰(zhàn)和損耗、溫升問題。因為把磁性元器件做在同一個磁芯結(jié)構(gòu)上，必然導致?lián)p耗的集中，溫升的上升，因此需要解決熱的問題。最后，優(yōu)化設(shè)計是降低損耗的關(guān)鍵，涉及電場、磁場、電流場、熱場等多方面的優(yōu)化，包括磁芯和繞組的優(yōu)化。此外，還需注意頻率提升后分布參數(shù)對電池兼容設(shè)計的影響，以及人工智能設(shè)計在磁性元器件設(shè)計中的應(yīng)用潛力。

從產(chǎn)業(yè)角度看，磁性元器件產(chǎn)業(yè)鏈不僅涉及機械電子加工，此外還有線材、絕緣等多個環(huán)節(jié)，產(chǎn)業(yè)鏈很長。比如磁材就涉及磁粉、絕緣、包裹、押注、燒結(jié)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(fā)展趨勢，但技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需要時機的選擇。我期望磁性元器件行業(yè)的頭部企業(yè)能勇于承擔創(chuàng)新責任，敢做”白老鼠“，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

磁性元器件產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展需要我們共同的創(chuàng)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(fā)展并非僅受技術(shù)難題的制約，更關(guān)鍵的是我們能否想到并付諸實踐。

針對整機企業(yè)提出的問題，磁性元器件企業(yè)能從哪些方面給予幫助和配合？

順絡(luò)集團市場部總經(jīng)理趙霆

順絡(luò)集團市場部總經(jīng)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(yè)主要面臨兩大挑戰(zhàn)。首先，在管理層面，我們面臨定制件不可預(yù)測性的挑戰(zhàn)，作為上游器件廠商，如何適應(yīng)這種變化是關(guān)鍵。以順絡(luò)電子來說，自2000年成立以來，我們在海內(nèi)外擁有9個生產(chǎn)基地，員工超過6000人。為了應(yīng)對這種挑戰(zhàn)，我們持續(xù)學習并變革，從磁集成到數(shù)字化轉(zhuǎn)型，采用MRP II、IPD、LTC等管理手段，不斷提升系統(tǒng)管理能力。同時，我們不斷提高生產(chǎn)自動化水平，以增強競爭力，為客戶持續(xù)創(chuàng)造價值。

在技術(shù)層面，順絡(luò)電子根據(jù)行業(yè)發(fā)展和客戶需求，整合了磁性元器件產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源，從材料設(shè)計入手，選擇高導、高飽和、低損耗的磁性材料。我們不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，包括磁路優(yōu)化、繞線和繞組升級等，以減小產(chǎn)品體積和重量，同時提高效率、降低損耗，推動新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展。

今日是磁性元器件產(chǎn)業(yè)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(xiàn)百萬級的增長。AI的發(fā)展最終取決于能源，即我們?nèi)绾卧诨茉粗鬂M足如此巨大的算力需求。這需要我們在座的新能源企業(yè)共同創(chuàng)新、提質(zhì)增效，擁抱行業(yè)未來，推動行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

針對整機企業(yè)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(jīng)理王林波

驊鷹電子總經(jīng)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(chǎn)上主要依賴于國外的高仿配方和技術(shù)。然而，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我們線材廠商已開始積極轉(zhuǎn)型，從原先的簡單加工逐步過渡到具備自主研發(fā)能力的階段。在此過程中，我們收到了來自電源企業(yè)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(yīng)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(yōu)化，與漆包線廠商合作，共同研發(fā)了高精度的線材。其次，我們優(yōu)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(fā)和提升包括鐵氟龍材料、PI、PPS等在內(nèi)的材料性能，致力于研發(fā)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(yè)而言，當前面臨的一個顯著挑戰(zhàn)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(huán)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(shù)難題，為電源企業(yè)提供更加可靠和高效的散熱解決方案。

驊鷹電子總經(jīng)理王林波：實際上從去年開始驊鷹已經(jīng)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(yè)部總經(jīng)理李紅兵主持

未來的三五年，整機企業(yè)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(lǐng)域的發(fā)展？

巨一動力研發(fā)總監(jiān)徐曉泉：我認為，未來的主要發(fā)展方向應(yīng)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(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，實現(xiàn)成本的降低。為此，我期望磁性元器件企業(yè)能夠具備相應(yīng)的能力，或與我們電源廠商緊密合作，共同進行設(shè)計優(yōu)化，以實現(xiàn)技術(shù)降本。同時，我們也需要深入探討如何通過優(yōu)化組裝工藝和加工技術(shù)，從生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(fā)總監(jiān)鄧志江：在電源產(chǎn)品行業(yè)，傳統(tǒng)的質(zhì)保期限往往短于光伏行業(yè)當前對微逆提出的25年質(zhì)保要求。針對這一挑戰(zhàn)，磁性元器件作為電源產(chǎn)品的關(guān)鍵組成部分，其長期穩(wěn)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(nèi)不出故障、持續(xù)工作并避免安全事故，我們除了關(guān)注磁性元件的效率外，還要將更多精力投入到提升產(chǎn)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(shè)計、生產(chǎn)工藝以及測試標準進行全面的升級和優(yōu)化，以確保它們能夠在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定的性能，滿足光伏微逆系統(tǒng)的嚴格要求。

通過深入聆聽整機企業(yè)的前沿分享，我們逐漸明晰了磁性元器件企業(yè)未來的技術(shù)發(fā)展方向。高頻化、集成化、輕薄化、降損耗、絕緣性和可靠性等關(guān)鍵指標將成為行業(yè)進步的重要驅(qū)動力。這些技術(shù)革新不僅有助于提升磁性元器件的性能和質(zhì)量，更將推動磁性元器件企業(yè)在新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展道路上邁出堅實步伐。

2024第五屆磁性元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇

中國電源學會常務(wù)理事&福州大學陳為教授：要培育新質(zhì)生產(chǎn)力，磁性元器件產(chǎn)業(yè)還需要不斷向前發(fā)展。首先，材料迭代是關(guān)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(nèi)不會有代際的進步，但是從性能來看，磁性材料的發(fā)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(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，為材料的優(yōu)化迭代提供了更多的機會。

二是結(jié)構(gòu)的迭代。從傳統(tǒng)的EE型磁芯、EI型磁芯，單磁路磁芯到多磁路磁芯發(fā)展，市面上出現(xiàn)了多種形態(tài)的磁芯。這一變源于磁性元器件企業(yè)普遍接受磁集成這項技術(shù)。結(jié)構(gòu)迭代是磁性元器件近年來顯著的發(fā)展趨勢，然而這可能會給磁性元器件企業(yè)帶來一定的成本壓力。

三是設(shè)計的迭代。要培育新質(zhì)生產(chǎn)力離不開新的設(shè)計，而設(shè)計的主導權(quán)歸屬則取決于電力電子與磁性元器件之間的專業(yè)知識掌握。目前，整機企業(yè)設(shè)計后交由磁性元器件企業(yè)代工的情況較為普遍。然而，磁性元器件企業(yè)要提高設(shè)計話語權(quán)，必須培養(yǎng)更多既了解磁性元器件又掌握電力電子專業(yè)技術(shù)的人才，以更好地配合和服務(wù)電力電子整機企業(yè)的需求。

四是工藝的迭代。理論、技術(shù)再好，沒有配套的工藝，產(chǎn)品生產(chǎn)不出來也只是空中樓閣。近年來磁性元器件工藝不斷發(fā)展，如立繞線圈工藝的普及。之后磁性元器件企業(yè)要加快自動化、數(shù)字化的進程，同樣離不開工藝的發(fā)展迭代。

五是服務(wù)的迭代。新質(zhì)生產(chǎn)力不僅僅是技術(shù)的創(chuàng)新，也強調(diào)服務(wù)的進步。售前，磁性元器件企業(yè)應(yīng)主動參與到整機企業(yè)前期的開發(fā)中去，確保產(chǎn)品涉及符合需求；售后，當出現(xiàn)問題時，磁性元器件企業(yè)的工作人員應(yīng)迅速判斷故障原因。無論是系統(tǒng)、人員控制還是磁性元器件本身的問題，都應(yīng)能準確識別并給出解決方案。

小結(jié)：光伏、儲能和新能源汽車作為當前中國制造領(lǐng)域極具競爭力的產(chǎn)業(yè)，其在技術(shù)迭代上無疑將經(jīng)歷不斷的變革與發(fā)展。在第五屆磁性元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，磁性元器件行業(yè)專家教授與產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)軍企業(yè)為我們揭示了當下整機企業(yè)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(shù)發(fā)展趨勢，為產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展指明了前進的方向。

“新質(zhì)”不僅意味著技術(shù)的革新，更代表著對品質(zhì)、效率、服務(wù)和可持續(xù)性的不懈追求。我們期待，磁性元器件產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)能在未來兩年，走得更遠、走得更好，持續(xù)深化中國制造在全球的領(lǐng)先地位，并不斷擴大我們的影響力，共同推動磁性元器件產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮發(fā)展！

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審核編輯 黃宇