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起重電機(jī)之電機(jī)的稀土“依賴癥”要被治愈了？ |
發(fā)布時間：2022-08-29 21:24:00 點擊： |
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起重電機(jī)、YZR起重電機(jī),YZB起重電機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無錫宏達(dá)電機(jī)2022年8月29日訊 一直以來，電機(jī)使用的永磁體是由稀土金屬制成的。然而，鏑和釹這樣的資源有限，除此之外，在材料的提取和加工時，會產(chǎn)生有毒物質(zhì)，污染環(huán)境。
物流和價格波動等原因也使很多電動汽車制造商在原材料獲取時可能會面臨不確定因素。比如，釹（電機(jī)制造中主要使用的稀土金屬）在過去的短短兩年時間內(nèi)，每公斤的成本從42美元飆升至236美元左右，足足上漲了312%。這種極端的價格波動對制造商來說，無疑成為了其擴(kuò)大電動汽車生產(chǎn)規(guī)模的一個阻礙。
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可替代稀土金屬的材料：錳 - 鉍合金
為了盡可能使電機(jī)生產(chǎn)不那么依賴稀土的使用，Pittsburgh大學(xué)的工程師與Ames實驗室以及Powdermet Inc.聯(lián)手合作找尋更合適的替代方案，該研發(fā)計劃獲得了美國能源部20萬美元的資金支持。除此之外，AMPED聯(lián)盟以及他們其中有來自于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和北卡羅來納州立大學(xué)的工程師同時也在研究電力電子和電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的磁性材料。
Pittsburgh大學(xué)機(jī)械工程和材料科學(xué)副教授兼電力和AMPED聯(lián)盟主任Paul Ohodnicki博士講解道：“ 電機(jī)之所以用到永磁體，是因為與需要電流的電磁鐵不同，即使在相反的磁場存在的情況下，永磁體也可以產(chǎn)生并保持強磁場。”
“ 我們找到了一種可替代釹和鏑等稀土金屬的材料來制造永磁體，如Ames實驗室的關(guān)鍵材料研究中心所研發(fā)的【錳 - 鉍合金】。這將使電動汽車制造成本更低，產(chǎn)量更高且更適合長期可持續(xù)發(fā)展這一理念。”
如何減少稀土基永磁體在電機(jī)中的使用，以下是有待研究的幾個主要領(lǐng)域：
新型無稀土永磁材料
能夠高速運行的可替代電機(jī)合金
新的電機(jī)設(shè)計策略
永磁體替代品可延展的制造方式及技術(shù)和正在開發(fā)的電機(jī)合金
在電動汽車進(jìn)行集成之前進(jìn)行全面的資格認(rèn)證和測試
“ 稀土金屬具有極為獨特的磁性，在高效和功率密集的電機(jī)設(shè)計中作為永磁體得到了充分的利用 ” Ohodnicki博士解釋道，“ 我們所做的研究不是在開發(fā)不含或含少量稀土元素的新型永磁材料，而是正在與在該領(lǐng)域的其他研究小組合作，看是否能有替代材料可以用于優(yōu)化電機(jī)設(shè)計。此外，我們正在尋找新型電機(jī)的設(shè)計方法，以減少對稀土永磁材料的需求，關(guān)鍵的一個設(shè)計策略是研發(fā)出能更高速度運行的電機(jī)，使得在相同功率輸出下減小優(yōu)化電機(jī)的尺寸 。”
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新型電機(jī)合金：納米晶基電機(jī)合金
“我們也正在研究現(xiàn)有電機(jī)合金的先進(jìn)制造工藝，以及用于轉(zhuǎn)子和定子軟磁層壓的新型納米晶基電機(jī)合金，使其能夠用于新的高效和高功率密度電機(jī)設(shè)計。”
“這些不是稀土基永磁材料的直接替代品，”O(jiān)hodnicki博士指出，“新型電機(jī)合金的研發(fā)與利用無稀土永磁體進(jìn)行更高速度和更高效的電機(jī)設(shè)計是協(xié)同的，這有助于改善和解決原先對供應(yīng)鏈依賴的問題。特別是納米晶基電機(jī)合金，在高電氣開關(guān)頻率下運行時，其損耗低于現(xiàn)有的電工鋼，這可以成為實現(xiàn)高速電機(jī)研發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵推動因素。”
“ 在更新?lián)Q代的電動汽車中新的技術(shù)得到應(yīng)用，電機(jī)性能得到提升。汽車制造商們使用現(xiàn)有的永磁材料和電機(jī)合金將這些電機(jī)商業(yè)化，這樣循序漸進(jìn)式的改進(jìn)將會持續(xù)下去。我們的目標(biāo)是盡快啟動基于新型納米晶合金的高速電機(jī)的資格認(rèn)證流程，目標(biāo)是在未來五年內(nèi)將其商業(yè)化。”
結(jié)語
根據(jù)Ohodnicki博士的說法，設(shè)計不含稀土金屬的電機(jī)并非易事，仍有不少挑戰(zhàn)。雖然目前已經(jīng)有許多不含稀土金屬的電機(jī)投入生產(chǎn)并商業(yè)化。可事實證明，這些電機(jī)在性能和制造方面要達(dá)到稀土金屬永磁電機(jī)的水平還有距離。 在電動汽車等高性能產(chǎn)品的應(yīng)用中，電機(jī)效率、尺寸和重量至關(guān)重要，稀土永磁電機(jī)將會繼續(xù)發(fā)揮重要作用 |
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