[Análisis de SMM] Análisis de la estructura de costos de materias primas para motores de vehículos eléctricos y mecanismo de colaboración en la cadena de suministro

I. Proporciones de costes de las materias primas básicas: los materiales magnéticos dominan, los materiales metálicos colaboran

La estructura de costes de los motores de los vehículos de energía nueva (VEN) se concentra en cuatro materiales básicos: los imanes permanentes de NdFeB, las láminas de acero eléctrico, el alambre esmaltado (cobre/aluminio) y los componentes estructurales de aleación de aluminio. Según los datos del sector, la distribución de costes de los motores síncronos de imán permanente (que representan más del 80 % de los modelos de VEN) es la siguiente:

Imanes permanentes de NdFeB: Representan entre el 30 % y el 45 % de los costes de las materias primas y son el mayor gasto. El NdFeB de alto rendimiento (como la coercitividad intrínseca Hcj > 20 kOe) es la fuente central del campo magnético del rotor, con un uso de 4-6 kg por motor. El coste se ve afectado notablemente por las fluctuaciones de los precios del Pr-Nd. Un aumento considerable de los precios del Pr-Nd afecta a la estructura de costes de los fabricantes de motores.

Láminas de acero eléctrico: Representan entre el 15 % y el 20 % de los costes de las materias primas. El acero eléctrico laminado en frío sin orientación (grado 50W350) forma los núcleos del estator y del rotor, con un uso de 80-120 kg por unidad. Su coste se ve afectado por los precios del mineral de hierro y de los elementos de aleación. El acero eléctrico de alta calidad (baja pérdida de hierro, alta permeabilidad magnética) puede ser un 20 % más caro que los grados normales.

Alambre esmaltado: Representa entre el 15 % y el 25 % de los costes de las materias primas. El alambre esmaltado de cobre (conductividad 5,96×10⁷ S/m) es la opción más común para los devanados del estator, con un uso de 25-40 kg por unidad. Las fluctuaciones de los precios del cobre afectan directamente al coste, lo que también afecta a los motores de VEN.

Aleación de aluminio: Representa entre el 10 % y el 15 % de los costes de las materias primas. Se utiliza para las carcasas de los motores, las tapas finales y otros componentes estructurales, y la demanda de soluciones ligeras impulsa su mayor adopción. Las nuevas aleaciones de aluminio de tierras raras (con lantano añadido) son un 30 % más baratas que el aluminio fundido tradicional, tienen una resistencia a la tracción de 265 MPa y se han aplicado en algunos modelos de automóviles.

II. Normas comerciales: los fabricantes de equipos originales lideran el diseño, los materiales magnéticos personalizados impulsan la cadena de suministro

La colaboración en la cadena de suministro de los motores de VEN sigue un modelo personalizado de tres niveles «fabricante de equipos originales → fabricante de motores → proveedor de materiales magnéticos», cuya lógica central es la asignación diferenciada de los umbrales técnicos y los pesos de costes:

Los fabricantes de equipos originales definen las especificaciones técnicas: Los fabricantes de automóviles de la cadena de suministro (como BYD, Tesla) establecen los parámetros de rendimiento del motor (como la potencia máxima de 150 kW, la velocidad máxima de 16 000 rpm) en función de la posición del modelo de automóvil (autonomía, potencia, NVH) y entregan el plan de diseño al fabricante de motores.

Desglose de los requisitos de material de los fabricantes de motores:

Materiales de alto umbral externalizados: Los imanes de NdFeB, debido a que implican fórmulas de tierras raras (como contenido de disprosio y terbio) y procesos de recubrimiento (anticorrosión) y otras tecnologías patentadas, se producen a medida por el proveedor de materiales magnéticos según los planos del rotor proporcionados por el fabricante del motor.

​​Almacenamiento propio de materiales de bajo umbral​​: Materiales estandarizados como el hilo esmaltado y la aleación de aluminio suelen mantenerse en stock de seguridad (aproximadamente 2-4 semanas de uso) por parte de las fábricas de motores, pero las compras a gran volumen aún se realizan según los pedidos.

​​Producción especializada por fábricas de materiales magnéticos​​: Las fábricas de materiales magnéticos (como Ningbo Yunsheng e Innuovo) ajustan la proporción de tierras raras y optimizan el campo magnético de orientación según los planos de las fábricas de motores, proporcionando líneas de producción personalizadas para modelos de automóviles individuales. El ciclo de entrega de los imanes es de 60-90 días (involucrando sinterización y magnetización), requiriendo una sincronización estricta con la línea de montaje del motor.

III. Enfoque de negociación de costos: Irreemplazabilidad de los materiales magnéticos y sustitución flexible de los materiales básicos​​

La vía para optimizar los costos de materias primas está polarizada debido a las barreras tecnológicas:

​​Restricciones rígidas de NdFeB​​: Actualmente no hay un sustituto a gran escala para los imanes permanentes de tierras raras. Los motores no magnéticos (como los motores de inducción) solo se utilizan en algunos modelos de entrada debido a su baja eficiencia (<94%) y gran tamaño. La razón principal de la alta proporción de costos de materiales magnéticos radica en la fuerte relación entre rendimiento y costo: El NdFeB de alta coercitividad (resistente a 150℃) tiene un precio 25% más alto que los modelos ordinarios, pero puede aumentar la densidad de potencia del motor en un 20%. Las OEM se ven obligadas a equilibrar el rendimiento y el costo.

​​Sustitución flexible de cobre/aluminio/acero​​:

​​Cobre a alambre de aluminio​​: El hilo esmaltado de aluminio es 40% más barato, pero requiere un aumento del 30% en la sección transversal para compensar las pérdidas de resistencia, lo que resulta en una disminución del factor de llenado de ranura. Solo es factible en micro motores (＜50 kW).

Cambio de acero eléctrico a material amorfo: La cinta amorfa reduce la pérdida de hierro en un 70% (como los productos de Yunlu), pero su costo es 1,5 veces el del acero eléctrico y su procesamiento es difícil. Solo se utiliza en modelos de automóviles de gama alta (el rango de conducción de GAC Hyptec +150 km), con una tasa de penetración inferior al 5%.

Aligeramiento de componentes estructurales: La aleación de aluminio con tierras raras (con 0,15% de lantano añadido) es un 30% más barata que el aluminio fundido y ha reemplazado gradualmente los componentes tradicionales de núcleo de cobre.

IV. Tendencias futuras: La innovación en materiales redibuja las proporciones de costos

La evolución tecnológica está redibujando la estructura de costos:

1. Revolución en la reducción del uso de materiales magnéticos:

Tecnología de difusión de límites de grano: Concentrando disprosio y terbio en la superficie del imán (capa de penetración ＜10 μm), se reduce gradualmente el uso de tierras raras.

Establecimiento de sistemas de reciclaje: Para 2030, la tasa de reciclaje de NdFeB continuará aumentando, con el MIIT promoviendo el desmontaje estandarizado de motores retirados.

2. Popularización de motores de horquilla: Los cables de cobre de sección transversal especial continúan mejorando los factores de llenado de ranura, impulsando la reducción de costos.

3. Aplicación de materiales superconductores: Algunos fabricantes están utilizando materiales superconductores para reducir el uso de materiales magnéticos.