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特斯拉人形机器人核心材料或生变？

机器人大讲堂 · 公众号 · · 2024-04-16 18:07

正文

2020 年 9 月，稀土永磁材料供应商江西金力永磁科技股份有限公司（下称 “ 金力永磁 ” ， 300748.SZ ）和特斯拉牵上线，成为后者的一级供应商，提供钕铁硼磁体。

永磁材料，又称“硬磁材料”，指的是一经磁化即能保持恒定磁性的材料，主要利用钕、钐等稀土元素与钴、铁等过渡金属组成合金，代表为稀土永磁材料、铁氧体永磁材料。

其中 钕铁硼永磁材料具有高磁能积、高矫顽力、体积小、质量轻、稳定性强的特性， 是目前应用范围最广、性价比最高、综合性能最优的磁性材料。

金力永磁也被部分机构认为是人形机器人标的，部分研究表明，人形机器人可能成为稀土永磁材料的下一个增长点。目前，金力永磁也正在积极拥抱人形机器人市场。

▍永磁材料或成人形发展要素？

因为人形机器人作为高度复杂的机电一体化系统，其运动、感知、控制等多个方面都需要依赖高性能的材料来实现。稀土永磁材料以其独特的磁性能，为人形机器人的设计和制造提供了关键支持。

例如高性能钕铁硼永磁材料作为驱动电机的核心材料，在同步电机体积小型化的过程中依然能够保持高磁性、磁一致性等性质。因此制成的伺服电机在控制精度、过载能力、速度响应等方面均优于步进电机，更加适用于机器人领域。

目前， 每台工业机器人高性能钕铁硼用量范围约为0.3—30kg。 而人形机器人对于精密控制要求更高，稀土永磁材料是伺服电机性能优劣的关键，就能在人形机器人的驱动系统中起着关键作用。

例如驱动系统需要为机器人的关节和运动部件提供高性能、高扭矩密度的电机。而稀土永磁材料的高磁能积、高饱和磁场和高居里温度特性，使其成为制造这些电机的理想选择， 这或许可以确保人形机器人在各种动作中都能获得稳定且强大的动力， 因此需求量会随着研究加速提升。

稀土永磁材料在关键制动系统中也发挥着重要作用。 因为人形机器人在运动过程中需要制动系统来防止超速或意外滑行，稀土永磁材料的高磁阻特性有助于降低电机的能量损耗，提高机构散热性，从而减少制动系统误差，确保人形机器人在运动过程中的安全性和稳定性。

稀土永磁材料还广泛应用于人形机器人的控制系统和传感系统中。 因为在传统工业机器人中，稀土永磁材料的高频率响应特性使控制系统可以精确地控制电机的工作状态，从而实现稳定、可靠的运动控制，传感器上也有类似需求，小脑传感系统需要敏感、可靠检测到关节和运动部件的空间位置、速度和加速度等信息，稀土永磁材料的应用必然有助于提高传感系统的精度和可靠性。

还有机构认为，稀土永磁材料还支撑着人形机器人的安全系统。 安全系统需要可靠地保护机器人的运动部件和人体结构不受损伤，稀土永磁材料的应用有助于提升安全系统的性能，确保人形机器人在使用过程中能够安全可靠地与人类互动。

有机构以特斯拉Optimus为例测算， 一台人形机器人需要使用28个无框电机、12个空心杯电机，其中高性能钕铁硼用量可达到3.4kg， 人形机器人的发展能有效拉动未来高性能钕铁硼的增长需求。

机构预计，构成人形机器人的材料种类丰富，但永磁材料在一台人形机器人上的用量较大， 人形机器人1000万台的需求将拉动3.4万吨高性能钕铁硼材料增量， 拓展170亿元的市场空间，因此有望随着人形机器人市场的拓展迎来发展新机遇。

▍犹存的问题

根据前文所述的采购协议，金力永磁与特斯拉的上述供货协议期限已于2023年12月31日到期。

就双方是否有续签合同的问题，在近日召开的2023年度业绩说明会上，金力永磁董事长兼总经理蔡报贵没有正面回应。 但他提到，“目前公司新能源汽车主要客户的订单和需求未发生重大变化。”蔡报贵同时称，针对具体客户的具体业务等情况，基于商业保密的法律义务，不便披露。

值得一提的是，在去年3月召开的一场特斯拉投资者日上，马斯克曾宣布，特斯拉下一代永磁电机技术将完全不使用稀土材料，且不损失能效。当时该消息公布后，A股稀土板块应声下跌。

但由于稀土永磁材料广泛应用于汽车、变频空调等领域，在推动智能制造和绿色制造等高质量发展过程中起到重要作用。在近日， “以旧换新”政策驱动下， 汽车、家电等需求量有望增长，进而带来稀土永磁材料需求增加，A股市场稀土板块表现也并不差。

蔡报贵在这次业绩说明会上也就“电机去稀土化”进行了回应。 他表示，钕铁硼稀土永磁技术从20世纪80年代发明到现在将近四十年，正处于大规模应用而方兴未艾的发展阶段。其强调，高性能稀土永磁材料凭借节能效果好、体积小、重量轻、便于精准控制等优点，仍然是新能源汽车及汽车零部件、节能变频空调、风力发电、机器人及工业伺服电机、节能电梯等领域的核心零部件之一。

这也带来了部分投资者的担心，主要来源于特斯拉人形机器人极有可能并不采用稀土永磁材料。 因为稀土永磁材料如钕铁硼等，由于稀土元素的稀缺性和提取过程的复杂性，制造设备先期投入成本和加工难度较大，其价格相对较高。这使得在一些成本敏感的应用中，稀土永磁材料的使用受到限制。而当下人形机器人降本需求下，则将这种难题摆在了更近的位置。

同时，稀土永磁材料的磁性能容易受到温度的影响。在高温环境下，稀土永磁材料的磁性能会显著下降，可能导致设备性能不稳定或失效。部分稀土永磁材料，如铁氧体永磁材料，由于是由粉末烧结而成，其机械强度相对较低。这可能会限制它们在某些需要承受高机械应力的场合的应用，特种人形机器人就不可能应用该类材料。

▍布局未来

作为头部企业，金力永磁明确指出，公司将继续深耕研发领域，加大研发项目投入力度，旨在巩固并提升现有技术，同时优化产品配方。这不仅将催生一系列高性能磁材及磁组件的新品与技术，更能确保迅速响应市场中对磁材产品升级及人形机器人磁组件的迫切需求。

此外，为契合公司的战略发展蓝图并满足客户在人形机器人、新能源汽车等前沿领域对磁组件的旺盛需求， 金力永磁已规划在墨西哥投资建设一条年产100万台/套的磁组件生产线项目。 目前，该项目正按照既定计划稳步推进。

2022年金力永磁便宣布了这一项目，同年9月，公司宣布通过全资子公司金力香港科技，在墨西哥新设公司，旨在投资建设废旧磁钢综合利用项目，总投资额预计达到约1亿美元。然而，随着市场的不断变化和需求的持续升级，金力永磁在2023年10月对墨西哥项目进行了调整。原计划的“墨西哥废旧磁钢综合利用项目”已转变为“墨西哥新建年产100万台/套磁组件生产线项目”。

有媒体认为这一调整旨在更好地满足人形机器人、新能源汽车等领域对磁组件的订单需求，从而在全球市场中进一步提升公司的竞争力与市场份额。公司之前的业绩报告也深刻分析了高性能钕铁硼磁钢在机器人及工业伺服电机领域的关键作用。随着这些领域的迅猛发展，高性能钕铁硼磁钢无疑将成为应用增长的重要引擎。

根据弗若斯特沙利文报告预测，至2028年，全球工业机器人市场对稀土永磁材料的消费量将达到0.66万吨，期间复合年增长率高达13.5%。而全球人形机器人市场对稀土永磁材料的消费量更是预计将达到2887.5吨，复合年增长率更是惊人的162.2%。

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