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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(shí)間：2022-08-29 21:24:00 點(diǎn)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(wú)錫宏達(dá)電機(jī)2022年8月29日訊 一直以來(lái)，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(shí)，會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，污染環(huán)境。
物流和價(jià)格波動(dòng)等原因也使很多電動(dòng)汽車制造商在原材料獲取時(shí)可能會(huì)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(guò)去的短短兩年時(shí)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(jià)格波動(dòng)對(duì)制造商來(lái)說(shuō)，無(wú)疑成為了其擴(kuò)大電動(dòng)汽車生產(chǎn)規(guī)模的一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(jì)劃獲得了美國(guó)能源部20萬(wàn)美元的資金支持。除此之外，AMPED聯(lián)盟以及他們其中有來(lái)自于卡內(nèi)基梅隆大學(xué)和北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的工程師同時(shí)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?yàn)榕c需要電流的電磁鐵不同，即使在相反的磁場(chǎng)存在的情況下，永磁體也可以產(chǎn)生并保持強(qiáng)磁場(chǎng)?！?/span>
“ 我們找到了一種可替代釹和鏑等稀土金屬的材料來(lái)制造永磁體，如Ames實(shí)驗(yàn)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(dòng)汽車制造成本更低，產(chǎn)量更高且更適合長(zhǎng)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(gè)主要領(lǐng)域：
新型無(wú)稀土永磁材料
能夠高速運(yùn)行的可替代電機(jī)合金
新的電機(jī)設(shè)計(jì)策略
永磁體替代品可延展的制造方式及技術(shù)和正在開(kāi)發(fā)的電機(jī)合金
在電動(dòng)汽車進(jìn)行集成之前進(jìn)行全面的資格認(rèn)證和測(cè)試
“ 稀土金屬具有極為獨(dú)特的磁性，在高效和功率密集的電機(jī)設(shè)計(jì)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(kāi)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(jì)。此外，我們正在尋找新型電機(jī)的設(shè)計(jì)方法，以減少對(duì)稀土永磁材料的需求，關(guān)鍵的一個(gè)設(shè)計(jì)策略是研發(fā)出能更高速度運(yùn)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 ?！?/span>
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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(jì)。”
“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(wú)稀土永磁體進(jìn)行更高速度和更高效的電機(jī)設(shè)計(jì)是協(xié)同的，這有助于改善和解決原先對(duì)供應(yīng)鏈依賴的問(wèn)題。特別是納米晶基電機(jī)合金，在高電氣開(kāi)關(guān)頻率下運(yùn)行時(shí)，其損耗低于現(xiàn)有的電工鋼，這可以成為實(shí)現(xiàn)高速電機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵推動(dòng)因素?！?/span>
“ 在更新?lián)Q代的電動(dòng)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(huì)持續(xù)下去。我們的目標(biāo)是盡快啟動(dòng)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(lái)五年內(nèi)將其商業(yè)化。”
結(jié)語(yǔ)
根據(jù)Ohodnicki博士的說(shuō)法，設(shè)計(jì)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?？墒聦?shí)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(dòng)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(huì)繼續(xù)發(fā)揮重要作用 |
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