1. Classification des moteurs à aimants permanents et facteurs déterminants de l'industrie

Il existe de nombreux types, aux formes et tailles variées. Selon leur fonction, les moteurs à aimants permanents peuvent être classés en trois catégories : les générateurs à aimants permanents, les moteurs à aimants permanents et les capteurs de signaux à aimants permanents. Parmi ces moteurs, on distingue principalement les moteurs synchrones, les moteurs à courant continu et les moteurs pas à pas.

1) Moteur synchrone à aimant permanent :

La structure du stator et le principe de fonctionnement sont identiques à ceux des moteurs asynchrones à courant alternatif traditionnels. Grâce à son coefficient de fonctionnalité élevé et à son rendement élevé, ce moteur a connu un développement rapide ces dernières années, remplaçant progressivement les moteurs asynchrones à courant alternatif traditionnels. Il est largement utilisé dans l'automatisation industrielle, les machines-outils, l'imprimerie, le textile, le secteur médical, etc.

2) Moteur à courant continu à aimant permanent :

Le principe de fonctionnement et la structure sont similaires à ceux des moteurs à courant continu traditionnels. Selon les différentes méthodes de commutation, on distingue les moteurs à balais (commutation mécanique) et les moteurs sans balais (commutation électronique). Ils sont largement utilisés dans les véhicules électriques, les outils électriques, les appareils électroménagers et d'autres domaines.

3) Moteur pas à pas à aimant permanent :

Il utilise l'interaction entre le champ magnétique généré par l'aimant permanent et le champ magnétique rotatif généré par le stator pour obtenir un mouvement pas à pas précis. Il offre des avantages tels qu'une grande précision, une réactivité élevée et des économies d'énergie. Il est largement utilisé dans les instruments de précision, les lignes de production automatisées, les équipements médicaux et d'autres domaines.

1.1 Facteurs déterminants

1.1.1 Côté produit

Le principe de fonctionnement des aimants permanents est simple et les pertes du moteur sont considérablement réduites. Globalement, les moteurs électromagnétiques traditionnels nécessitent une alimentation externe pour générer la force électromotrice du générateur, fournir la puissance initiale, puis exploiter leur propre tension de sortie pour fonctionner. Le principe de fonctionnement des moteurs à aimants permanents est relativement simple : le champ magnétique ne doit être fourni que par les aimants permanents.

Par rapport aux moteurs traditionnels, les moteurs à aimants permanents présentent principalement les avantages suivants : 1. Faibles pertes statoriques ; 2. Absence de pertes de cuivre rotoriques ; 3. Absence de pertes de fer rotoriques ; 4. Faible frottement éolien. Cependant, il convient de noter que l'un des principaux avantages des moteurs à aimants permanents est la faible résistance de l'acier magnétique aux températures élevées continues. Afin d'éviter une baisse de performance ou une mise au rebut due à la démagnétisation, la température de fonctionnement du moteur doit être contrôlée.

Les économies d'énergie sont significatives et le rendement global est amélioré. Nous réalisons ci-dessous une analyse de performance spécifique en distinguant les types de moteurs et leurs matières premières :

1) En termes de types de moteurs

Nous avons sélectionné des moteurs synchrones à aimants permanents afin de les comparer à d'autres moteurs traditionnels, parmi lesquels les moteurs à réluctance commutée, les moteurs à réluctance synchrone et les moteurs à aimants permanents. Compte tenu des indicateurs, les moteurs à aimants permanents, ne nécessitant ni balais ni courant d'excitation, présentent un rendement et une densité de puissance supérieurs à ceux des moteurs traditionnels. En termes de capacité de surcharge, à l'exception des moteurs à courant continu, qui sont relativement faibles, les autres types ne diffèrent guère. Le rendement et le facteur de puissance des moteurs à aimants permanents sont les plus remarquables, avec un rendement de 85 à 97 %. Bien que les petits moteurs puissent généralement atteindre plus de 80 %, les moteurs à aimants permanents présentent des avantages évidents par rapport au rendement de 40 à 60 % des moteurs asynchrones. Le facteur de puissance peut atteindre plus de 0,95, ce qui indique que la part du courant actif dans le courant total des moteurs à aimants permanents est supérieure à celle des autres types et que leur taux d'utilisation énergétique est plus élevé.

2)Selon les matières premières du moteur

Selon la force magnétique et le stade de développement des matériaux utilisés, les moteurs à aimants permanents peuvent être classés en trois catégories : les moteurs à aimants permanents métalliques, les moteurs à aimants permanents en ferrite et en terres rares. Parmi ces moteurs, les plus répandus sont actuellement les moteurs à aimants permanents en ferrite et en terres rares.

Comparés aux moteurs traditionnels, les moteurs à aimants permanents en terres rares présentent une structure plus simple et un taux de défaillance plus faible. Leur utilisation permet d'augmenter la densité magnétique de l'entrefer, d'optimiser la vitesse du moteur et d'améliorer le rapport puissance/poids. Leur champ d'application est relativement vaste. Leur seul inconvénient est leur coût élevé. À titre d'exemple, leur prix est généralement plus de 2,5 fois supérieur à celui des moteurs traditionnels.

1.1.2 Côté politique

Les politiques jouent également un rôle important dans la promotion du développement des moteurs à aimants permanents.

1) L’industrie des aimants permanents connaît un développement rapide stimulé par les politiques.

En tant que matière première essentielle des moteurs à aimants permanents, l'amélioration de la technologie et la popularité croissante de ces matériaux ont un impact important sur leur développement. Ces dernières années, le gouvernement a pris des mesures pertinentes en matière de soutien à l'industrie, de mesures de relance et de formulation de normes afin de promouvoir activement l'utilisation généralisée des matériaux à aimants permanents et de favoriser le développement et l'expansion de ce secteur.

2) Stimuler le potentiel de croissance en réponse à la demande de conservation de l’énergie et de réduction des émissions.

Avec l'importance croissante accordée par la Chine aux économies d'énergie et à la protection de l'environnement, le développement dynamique des moteurs à aimants permanents a ouvert des perspectives de croissance. Depuis l'instauration de la nouvelle norme nationale en 2020, la Chine ne produit plus de moteurs inférieurs à la norme internationale IE3 et est contrainte d'utiliser des produits plus performants. De plus, le « Plan d'amélioration de l'efficacité énergétique » publié en 2021 et 2022 prévoit qu'en 2023, la production annuelle de moteurs à haut rendement énergétique atteindra 170 millions de kilowatts, et que la proportion de moteurs à haut rendement énergétique en service dépassera 20 % ; en 2025, la proportion de nouveaux moteurs à haut rendement énergétique dépassera 70 %. Calculé à un ratio de 1 kilowattheure : 0,33 kilogramme, cela équivaut à économiser 15 millions de tonnes de charbon standard et à réduire les émissions de dioxyde de carbone de 28 millions de tonnes par an, ce qui devrait propulser les moteurs à aimants permanents dans une ère de croissance rapide.

2. Analyse de la chaîne industrielle des moteurs à aimants permanents

En examinant l'ensemble de la chaîne industrielle en amont, nous constatons que les principales matières premières nécessaires à la production de moteurs à aimants permanents comprennent divers matériaux magnétiques (tels que les aimants néodyme fer bore, les ferrites magnétiques permanentes, le samarium cobalt, l'aluminium nickel cobalt, etc.), le cuivre, l'acier, les matériaux isolants et l'aluminium. Parmi ces matériaux, les matériaux magnétiques à haut rendement sont essentiels à la fabrication de moteurs à aimants permanents hautes performances. En aval, l'industrie des moteurs à aimants permanents couvre principalement divers domaines d'application, notamment l'énergie éolienne, les véhicules à énergies nouvelles, l'aérospatiale, l'industrie textile et le traitement des eaux. Avec la modernisation continue de l'industrie manufacturière en aval, la croissance de la demande sur le marché des applications terminales devrait favoriser la production à grande échelle de moteurs à aimants permanents.

2.1 En amont : Les matériaux magnétiques de haute qualité contribuent au coût, représentant plus de 25 %

Les matériaux représentent plus de la moitié du coût total, et les matériaux magnétiques jouent un rôle déterminant dans le rendement du moteur. Les matières premières en amont des moteurs à aimants permanents comprennent principalement des matériaux magnétiques (tels que les aimants néodyme fer bore, les ferrites à aimants permanents, le samarium cobalt, l'aluminium nickel cobalt, etc.), des tôles d'acier au silicium, du cuivre, de l'acier, de l'aluminium, etc. Les matériaux magnétiques, les tôles d'acier au silicium et le cuivre constituent la majeure partie du coût des matières premières, représentant plus de 50 % du coût. Bien que, selon la structure de coût des moteurs traditionnels, les coûts initiaux d'achat, d'installation et de maintenance ne représentent que 2,70 % de leur cycle de vie, en raison de facteurs tels que le prix des produits, la compétitivité et la popularité du marché, les fabricants de moteurs accordent une grande importance aux matières premières.

1) Matériaux magnétiques :Les aimants en terres rares présentent d'excellentes propriétés magnétiques et conviennent parfaitement aux applications hautes performances et haute puissance. Les aimants NdFeB et cobalt sont des applications importantes des terres rares dans les matériaux d'aimants permanents. Grâce aux riches réserves de terres rares de la Chine, la production de NdFeB représente environ 90 % de la production mondiale. Depuis 2008, la production de moteurs à aimants permanents en Chine a connu une croissance rapide, devenant progressivement le premier producteur mondial. La demande en matières premières NdFeB a doublé entre 2008 et 2020. En raison de la spécificité des ressources en terres rares, la production et le traitement du NdFeB sont relativement complexes, de sorte que le prix des moteurs à aimants permanents est plus élevé que celui des moteurs traditionnels. Les matériaux magnétiques représentent généralement environ 30 % du coût total.

2) Tôle d'acier au silicium :Principalement utilisé pour former le cœur des moteurs à aimants permanents. En raison de la complexité de son processus de préparation, son coût est relativement élevé. La tôle d'acier au silicium représente environ 20 % du coût total.

3) Cuivre :Principalement utilisé comme matériau conducteur des moteurs à aimants permanents, représentant environ 15 % du coût total.

4) Acier :Principalement utilisé pour fabriquer la structure et le matériau de coque des moteurs à aimants permanents, représentant environ 10 % du coût total.

5) Aluminium :Principalement utilisé pour fabriquer des dissipateurs thermiques, des couvercles d'extrémité et d'autres composants de dissipation thermique.

6) Coûts des équipements et outillages de fabrication :représentant environ 15 % du coût total.

2.2 En aval : De nombreux domaines se préparent à faire des efforts, et un énorme potentiel industriel attend d'être exploité

Les moteurs à aimants permanents sont désormais largement utilisés dans divers domaines et industries. Jusqu'à présent, ils ont réussi à pénétrer avec succès l'automobile, l'électroménager, l'automatisation industrielle et d'autres secteurs, contribuant ainsi fortement à l'innovation technologique et à l'expansion du marché. De plus, compte tenu de leur importance pour le développement économique, des secteurs comme la pétrochimie, le pétrole et le gaz, la métallurgie et l'électricité ont également commencé à utiliser progressivement des moteurs à aimants permanents. À l'avenir, avec l'accent mis sur l'intelligence, l'automatisation et les économies d'énergie, l'application des moteurs à aimants permanents dans divers secteurs en aval présentera un potentiel considérable et maintiendra une dynamique de développement rapide.

3. Analyse du marché des moteurs à aimants permanents

3.1 À propos de l'offre et de la demande

Portée par le développement des nouvelles énergies, la demande croît rapidement. Les fabricants chinois de moteurs à aimants permanents en terres rares sont principalement répartis dans l'est et le sud de la Chine, pays riches en terres rares et dotés d'une base industrielle solide. La forte demande de moteurs à aimants permanents favorise la formation d'une chaîne industrielle complète. Entre 2015 et 2021, la production chinoise de moteurs à aimants permanents en terres rares est passée de 768 millions d'unités à 1,525 milliard d'unités, avec un taux de croissance annuel composé de 12,11 %, dépassant largement le taux de croissance moyen de 3,94 % des micromoteurs (moteurs de diamètre inférieur à 160 mm ou d'une puissance nominale inférieure à 750 mW).

Grâce au développement rapide des nouvelles énergies, la demande de moteurs à aimants permanents dans les secteurs en aval, tels que l'éolien et les véhicules électriques, a connu une forte croissance ces dernières années. En 2021 et 2022, la demande chinoise de moteurs à aimants permanents à base de terres rares s'élèvera respectivement à 1,193 milliard d'unités et 1,283 milliard d'unités, soit une hausse de 7,54 % par rapport à l'année précédente.

3.2 À propos de la taille du marché

Le marché chinois des moteurs à aimants permanents affiche une forte croissance, et la promotion des secteurs en aval a stimulé le potentiel du marché. Ces dernières années, le marché mondial des moteurs à aimants permanents a maintenu une croissance régulière et affiché une tendance de développement optimiste. En 2022, la taille du marché a atteint 48,58 milliards de dollars américains, soit une croissance annuelle de 7,96 %. On estime qu'en 2027, le marché mondial des moteurs à aimants permanents atteindra 71,22 milliards de dollars américains, avec un taux de croissance annuel composé de 7,95 %. Porté par des secteurs en aval tels que les véhicules à énergies nouvelles, les climatiseurs à fréquence variable et l'énergie éolienne, le marché chinois des moteurs à aimants permanents affiche une croissance rapide. Actuellement, les produits d'une puissance comprise entre 25 et 100 kW dominent le marché.

Le marché poursuit sa croissance régulière et la Chine est à la pointe du développement de ce secteur. Grâce à l'amélioration des performances des matériaux à aimants permanents et aux progrès de la technologie des moteurs, le marché mondial des moteurs à aimants permanents maintiendra une croissance soutenue. La Chine conservera son leadership sur ce marché. À l'avenir, l'intégration du delta du Yangtsé, le développement de la région occidentale, la modernisation de la consommation et la promotion des politiques donneront une forte impulsion à l'application à grande échelle des moteurs à aimants permanents sur le marché chinois.

4. Paysage concurrentiel mondial des moteurs à aimants permanents

Dans le développement de moteurs à aimants permanents dans le monde entier, la Chine, l'Allemagne et le Japon sont devenus des leaders dans les moteurs à aimants permanents haut de gamme, de précision et innovants grâce à leurs années d'expérience de fabrication et à leurs technologies clés.

La Chine est devenue une base importante pour l’industrie mondiale des moteurs à aimants permanents et sa compétitivité augmente.

En termes d'aménagement régional, le Jiangsu, le Zhejiang, le Fujian, le Hunan et l'Anhui sont devenus des bases importantes pour l'industrie chinoise des moteurs à aimants permanents, occupant une part de marché considérable.

À l'avenir, l'industrie mondiale des moteurs à aimants permanents connaîtra une concurrence plus intense, et la Chine, en tant que marché le plus dynamique et le plus potentiel du monde, jouera un rôle important dans ce processus.

5. Introduction au moteur à aimant permanent Anhui Mingteng

Anhui Mingteng Machines à Magnétique Permanente et Équipement Électrique Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) a été créée le 18 octobre 2007 avec un capital social de 144 millions de RMB. Elle est située dans la zone de développement économique de Shuangfeng, ville de Hefei, province de l'Anhui. C'est une entreprise de haute technologie moderne intégrant la recherche et le développement, la fabrication, la vente et les services liés aux moteurs à aimants permanents.

L'entreprise a toujours mis l'accent sur la recherche et le développement de produits. Elle dispose d'une équipe de recherche et développement spécialisée dans les moteurs à aimants permanents, composée de plus de 40 personnes, et a établi des relations de coopération durables avec des universités, des instituts de recherche et de grandes entreprises publiques. L'équipe de R&D adopte une théorie et une technologie de conception de moteurs modernes. Après plus de dix ans d'expérience technique, elle a développé près de 2 000 spécifications de moteurs à aimants permanents, notamment des moteurs conventionnels, à fréquence variable, antidéflagrants, à fréquence variable et antidéflagrants, à entraînement direct et à entraînement direct antidéflagrant. Elle maîtrise parfaitement les exigences techniques des différents équipements d'entraînement de divers secteurs et dispose d'un important volume de données de première main sur la conception, la fabrication, les tests et l'utilisation.

Les moteurs à aimants permanents haute et basse tension de Mingteng ont été utilisés avec succès sur de multiples charges telles que des ventilateurs, des pompes à eau, des convoyeurs à bande, des broyeurs à boulets, des mélangeurs, des concasseurs, des grattoirs, des pompes à huile, des machines à filer, etc. dans différents domaines tels que l'exploitation minière, l'acier et l'électricité, obtenant de bons effets d'économie d'énergie et gagnant une large renommée.

Mingteng a toujours insisté sur l'innovation indépendante, en adhérant à la politique d'entreprise de « produits de première classe, gestion de première classe, services de première classe et marques de première classe », en adaptant des solutions globales d'économie d'énergie de système de moteur à aimant permanent intelligent pour les utilisateurs, en construisant une équipe de R&D et d'innovation d'application de moteur à aimant permanent avec une influence chinoise, et en s'efforçant de devenir le leader et le standard dans l'industrie chinoise des moteurs à aimant permanent à terres rares.

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