[Analyse SMM] Analyse de la structure des coûts des matières premières pour les moteurs de véhicules électriques et du mécanisme de collaboration de la chaîne d'approvisionnement

I. Proportions des coûts des principales matières premières : les matériaux magnétiques dominent, les matériaux métalliques collaborent

La structure des coûts des moteurs des véhicules à énergie nouvelle (VEN) est très concentrée sur quatre matières premières clés : les aimants permanents en NdFeB, les tôles d’acier électrique, les fils émaillés (cuivre/aluminium) et les composants structurels en alliage d’aluminium. Selon les données de l’industrie, la répartition des coûts des moteurs synchrones à aimants permanents (qui représentent plus de 80 % des modèles de VEN) est la suivante :

Aimants permanents en NdFeB : Représentant 30 % à 45 % des coûts des matières premières, ils constituent la plus grande part des coûts. Le NdFeB haute performance (comme la coercitivité intrinsèque Hcj > 20 kOe) est la source principale du champ magnétique du rotor, avec une consommation de 4 à 6 kg par moteur. Le coût est fortement affecté par les fluctuations des prix du Pr-Nd. Une augmentation importante des prix du Pr-Nd a un impact sur la structure des coûts des fabricants de moteurs.

Tôles d’acier électrique : Représentant 15 % à 20 % des coûts des matières premières. L’acier électrique non orienté laminé à froid (qualité 50W350) forme les noyaux du stator et du rotor, avec une consommation de 80 à 120 kg par unité. Son coût est influencé par les prix du minerai de fer et des éléments d’alliage. L’acier électrique de haute qualité (faible perte de fer, haute perméabilité magnétique) peut être 20 % plus cher que les qualités ordinaires.

Fils émaillés : Représentant 15 % à 25 % des coûts des matières premières. Le fil émaillé en cuivre (conductivité 5,96×10⁷ S/m) est le choix dominant pour les bobinages du stator, avec une consommation de 25 à 40 kg par unité. Les fluctuations des prix du cuivre ont un impact direct sur le coût, affectant également de manière similaire les moteurs des VEN.

Alliage d’aluminium : Représentant 10 % à 15 % des coûts des matières premières. Utilisé pour les carters de moteur, les couvercles d’extrémité et d’autres composants structurels, la demande de solutions légères favorise son adoption croissante. Les nouveaux alliages d’aluminium aux terres rares (avec addition de lanthane) sont 30 % moins chers que l’aluminium moulé traditionnel, avec une résistance à la traction de 265 MPa, et ont été appliqués dans certains modèles de voitures.

II. Règles commerciales : les constructeurs automobiles dirigent la conception, les matériaux magnétiques personnalisés stimulent la chaîne d’approvisionnement

La collaboration dans la chaîne d’approvisionnement des moteurs des VEN suit un modèle personnalisé à trois niveaux « constructeurs automobiles → fabricants de moteurs → fournisseurs de matériaux magnétiques », dont la logique centrale est la répartition différenciée des seuils techniques et des poids des coûts :

Les constructeurs automobiles définissent les spécifications techniques : Les constructeurs automobiles en aval (tels que BYD, Tesla) définissent les paramètres de performance des moteurs (tels que la puissance maximale de 150 kW, la vitesse maximale de 16 000 tr/min) en fonction du positionnement du modèle de voiture (autonomie, puissance, NVH) et remettent le plan de conception au fabricant de moteurs.

Les fabricants de moteurs décomposent les exigences en matière de matériaux :

Matériaux à seuil élevé externalisés : Les aimants en NdFeB, en raison de la formule de terres rares (telle que le contenu en dysprosium et terbium) et des processus de revêtement (anti-corrosion) et d'autres technologies brevetées, sont fabriqués sur mesure par le fournisseur de matériaux magnétiques sur la base des dessins du rotor fournis par le fabricant de moteurs.

​​Stockage interne des matériaux à seuil bas​​ : Les matériaux standardisés tels que le fil émaillé et l'alliage d'aluminium sont généralement conservés en stock de sécurité (environ 2 à 4 semaines d'utilisation) par les usines de moteurs, mais les achats en grande quantité sont toujours exécutés sur la base des commandes.

​​Production spécialisée par les usines de matériaux magnétiques​​ : Les usines de matériaux magnétiques (telles que Ningbo Yunsheng et Innuovo) ajustent le rapport des terres rares et optimisent le champ magnétique d'orientation selon les dessins des usines de moteurs, offrant des lignes de production personnalisées uniques pour des modèles de voitures individuels. Le cycle de livraison des aimants est aussi long que 60 à 90 jours (impliquant la frittage et la magnétisation), nécessitant une synchronisation stricte avec la ligne d'assemblage du moteur.

III. Focus de la négociation des coûts : L'irremplaçabilité des matériaux magnétiques et la substitution flexible des matériaux de base​​

La voie d'optimisation des coûts des matières premières est polarisée en raison des barrières technologiques :

​​Contraintes rigides du NdFeB​​ : Il n'existe actuellement aucune alternative de grande échelle aux aimants permanents en terres rares. Les moteurs non magnétiques (comme les moteurs à induction) ne sont utilisés que dans certains modèles d'entrée de gamme en raison de leur faible efficacité (<94%) et de leur grande taille. La raison principale de la forte proportion des coûts des matériaux magnétiques réside dans le couplage fort entre performance et coût : Le NdFeB à haute coercivité (résistant à 150℃) est 25% plus cher que les modèles ordinaires, mais peut augmenter la densité de puissance du moteur de 20%. Les constructeurs automobiles sont contraints d'équilibrer performance et coût.

​​Substitution flexible du cuivre/aluminium/acier​​ :

​​Cuivre vers fil d'aluminium​​ : Le fil émaillé d'aluminium est 40% moins cher, mais nécessite une augmentation de 30% de la section pour compenser les pertes de résistance, entraînant une diminution du facteur de remplissage des fentes. Il n’est réalisable que pour les micro-moteurs (＜50 kW).

Remplacement de l’acier électrique par un matériau amorphe : La bande amorphe réduit la perte de fer de 70 % (comme les produits de Yunlu), mais son coût est 1,5 fois supérieur à celui de l’acier électrique et son traitement est difficile. Il n’est utilisé que dans des modèles de voitures haut de gamme (portée de conduite de GAC Hyptec +150 km), avec un taux de pénétration inférieur à 5 %.

Allègement des composants structurels : L’alliage d’aluminium aux terres rares (avec 0,15 % de lanthane ajouté) est 30 % moins cher que l’aluminium coulé et a progressivement remplacé les composants traditionnels au cœur de cuivre.

IV. Tendances futures : L’innovation matérielle redessine les rapports de coûts

L’évolution technologique redessine la structure des coûts :

1. Révolution dans la réduction de l’utilisation des matériaux magnétiques :

Technologie de diffusion de grain limite : Concentration du dysprosium et du terbium à la surface de l’aimant (couche de pénétration ＜10 μm), réduisant progressivement l’utilisation des terres rares.

Mise en place de systèmes de recyclage : D’ici 2030, le taux de recyclage du NdFeB continuera d’augmenter, le MIIT promouvant le démantèlement standardisé des moteurs hors service.

2. Popularisation des moteurs à chevilles : Les fils de cuivre de section transversale spéciale améliorent continuellement les facteurs de remplissage des fentes, entraînant une réduction des coûts.

3. Application des matériaux supraconducteurs : Certains constructeurs utilisent des matériaux supraconducteurs pour réduire l’utilisation des matériaux magnétiques.