Analyse de la structure des coûts des matières premières pour les moteurs de véhicules électriques et du mécanisme de collaboration au sein de la chaîne d'approvisionnement【Analyse SMM】

I. Proportion des coûts des matières premières de base : les matériaux magnétiques dominent, les matériaux métalliques agissent en synergie

La structure des coûts des moteurs pour véhicules électriques neufs (VEN) est fortement concentrée sur quatre matières premières de base : 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 pour les moteurs synchrones à aimants permanents (représentant plus de 80 % des modèles de véhicules électriques neufs) est la suivante :

Aimants permanents en NdFeB : Ils représentent 30 % à 45 % des coûts des matières premières et constituent le poste de coût le plus important. Le NdFeB haute performance (comme ceux ayant une 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 prix du Pr-Nd, un élément de terre rare, affecte sensiblement ces coûts. En cas d'augmentation importante des prix du Pr-Nd, il y a un impact notable sur la structure des coûts des fabricants de moteurs.

Acier électrique : 15 % à 20 % des coûts des matières premières. L'acier électrique non orienté laminé à froid (qualité 50W350) forme les noyaux de stator et de 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, et l'acier électrique de haute qualité (faible perte de fer, haute perméabilité magnétique) peut être vendu à un prix 20 % plus élevé que les modèles standard.

Fils émaillés : ils représentent 15 % à 25 % des coûts des matières premières. Le fil émaillé de cuivre (avec une conductivité de 5,96×10⁷ S/m) est le choix dominant pour les bobinages de stator, avec une consommation de 25 à 40 kg par unité. Les fluctuations des prix du cuivre affectent directement les coûts et ont un impact similaire sur les moteurs pour véhicules électriques neufs.

Alliages d'aluminium : Ils représentent 10 % à 15 % des coûts des matières premières. Utilisés dans les composants structurels tels que les carters de moteur et les couvercles d'extrémité, la demande de matériaux légers a entraîné une augmentation de leur taux d'adoption. Les nouveaux types d'alliages d'aluminium à terres rares (avec addition de lanthane) coûtent 30 % de moins que l'aluminium moulé traditionnel, ont une résistance à la traction de 265 MPa et ont été utilisés dans certains modèles de voitures.

II. Règles commerciales : la conception dominée par les équipementiers et les matériaux magnétiques personnalisés qui pilotent la chaîne d'approvisionnement

La collaboration dans la chaîne d'approvisionnement pour les moteurs pour VEN suit un modèle personnalisé à trois niveaux « équipementier → fabricant de moteurs → fournisseur de matériaux magnétiques », dont la logique de base réside dans la répartition différenciée des obstacles techniques et des poids des coûts.

Les OEM définissent les spécifications techniques : les constructeurs automobiles en aval (comme BYD, Tesla) fixent les paramètres de performance du moteur (par exemple, puissance maximale 150 kW, vitesse maximale 16 000 tr/min) en fonction du positionnement du modèle de voiture (autonomie, puissance, NVH), puis transmettent le plan de conception au fabricant de moteurs.

Décomposition des exigences en matière de matériaux pour l'usine de moteurs :

Externalisation de matériaux à haut seuil : Les aimants en NdFeB, en raison de la formule d'éléments terres rares (telles que l'ajout de dysprosium et de terbium) et des processus de revêtement (pour résister à la corrosion) et d'autres technologies brevetées, sont fabriqués sur mesure par les usines de matériaux magnétiques après que l'usine de moteurs a fourni les plans du rotor.

Auto-stockage de matériaux à bas seuil : Le fil émaillé, l'alliage d'aluminium et d'autres matériaux standardisés sont généralement conservés en stock de sécurité (environ 2 à 4 semaines) par les usines de moteurs, mais les achats à grande échelle suivent toujours les commandes.

Ligne de production dédiée de l'usine de matériaux magnétiques : Les usines de matériaux magnétiques (comme Ningbo Yunsheng, Innuovo) ajustent la proportion d'éléments terres rares et optimisent l'orientation du champ magnétique selon les plans fournis par les usines de moteurs, offrant une ligne de production personnalisée pour un seul modèle de voiture. Le cycle de livraison des aimants est de 60 à 90 jours (impliquant la frittage et la magnétisation), nécessitant une synchronisation stricte avec la chaîne de montage du moteur.

III. Focus de la concurrence sur les coûts : L'irremplaçabilité des matériaux magnétiques et la substitution flexible des matériaux de base

La voie de l'optimisation des coûts des matières premières se polarise en raison des barrières technologiques :

La contrainte rigide du NdFeB : Il n'existe actuellement aucune alternative à grande échelle aux aimants permanents en terres rares. Les moteurs sans aimant, tels que les moteurs à induction, en raison de leur faible efficacité (inférieure à 94 %) et de leur grande taille, ne sont utilisés que dans certains modèles d'entrée de gamme. La forte proportion de coûts des matériaux magnétiques est fondamentalement due à la forte corrélation entre la performance et le coût : le NdFeB à haute coercivité (résistant jusqu'à 150 °C) est 25 % plus cher que les types standards, mais peut augmenter la densité de puissance des moteurs de 20 %. Les fabricants sont obligés de trouver un équilibre entre la performance et le coût.

Du cuivre à l'aluminium comme conducteur : Le fil émaillé en aluminium coûte 40 % moins cher, mais nécessite une augmentation de 30 % de la section pour compenser la perte de résistance, entraînant une diminution du taux de remplissage des fentes. Il n’est réalisable que pour les petits moteurs (＜50 kW).

Acier électrique → Matériaux amorphes : La perte de fer des rubans amorphes est réduite de 70 % (comme les produits de Yunlu), mais le coût est 1,5 fois supérieur à celui de l’acier électrique et le traitement est difficile. Il n’est utilisé que dans les modèles haut de gamme de voitures (GAC Hyptec avec une autonomie supplémentaire de 150 km), avec un taux de pénétration inférieur à 5 %.

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

IV. Tendances futures : L’innovation matérielle reconstruit les proportions de coûts

L’évolution technologique redessine les structures de coûts :

1. La révolution de la réduction des matériaux magnétiques :

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

Établissement d’un système de recyclage : Le taux de recyclage du NdFeB s’améliore continuellement d’ici 2030, le MIIT promeut le démontage standardisé des moteurs en fin de vie

2. Adoption généralisée des moteurs à fil plat : L’amélioration continue du taux de remplissage des fentes grâce à l’utilisation de fils de cuivre de section irrégulière entraîne une réduction des coûts

3. Application des matériaux supraconducteurs : Certains fabricants ont utilisé des matériaux supraconducteurs pour réduire l’utilisation des matériaux magnétiques.