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起重電機之電機的稀土“依賴癥”要被治愈了？ |
發布時間：2022-08-29 21:24:00 點擊： |
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起重電機、YZR起重電機,YZB起重電機專業生產廠家無錫宏達電機2022年8月29日訊 一直以來，電機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，會產生有毒物質，污染環境。
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（電機制造中主要使用的稀土金屬）在過去的短短兩年時間內，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，無疑成為了其擴大電動汽車生產規模的一個阻礙。
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可替代稀土金屬的材料：錳 - 鉍合金
為了盡可能使電機生產不那么依賴稀土的使用，Pittsburgh大學的工程師與Ames實驗室以及Powdermet Inc.聯手合作找尋更合適的替代方案，該研發計劃獲得了美國能源部20萬美元的資金支持。除此之外，AMPED聯盟以及他們其中有來自于卡內基梅隆大學和北卡羅來納州立大學的工程師同時也在研究電力電子和電源轉換系統的磁性材料。
Pittsburgh大學機械工程和材料科學副教授兼電力和AMPED聯盟主任Paul Ohodnicki博士講解道：“ 電機之所以用到永磁體，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實驗室的關鍵材料研究中心所研發的【錳 - 鉍合金】。這將使電動汽車制造成本更低，產量更高且更適合長期可持續發展這一理念。”
如何減少稀土基永磁體在電機中的使用，以下是有待研究的幾個主要領域：
新型無稀土永磁材料
能夠高速運行的可替代電機合金
新的電機設計策略
永磁體替代品可延展的制造方式及技術和正在開發的電機合金
在電動汽車進行集成之前進行全面的資格認證和測試
“ 稀土金屬具有極為獨特的磁性，在高效和功率密集的電機設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，而是正在與在該領域的其他研究小組合作，看是否能有替代材料可以用于優化電機設計。此外，我們正在尋找新型電機的設計方法，以減少對稀土永磁材料的需求，關鍵的一個設計策略是研發出能更高速度運行的電機，使得在相同功率輸出下減小優化電機的尺寸 。”
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新型電機合金：納米晶基電機合金
“我們也正在研究現有電機合金的先進制造工藝，以及用于轉子和定子軟磁層壓的新型納米晶基電機合金，使其能夠用于新的高效和高功率密度電機設計。”
“這些不是稀土基永磁材料的直接替代品，”Ohodnicki博士指出，“新型電機合金的研發與利用無稀土永磁體進行更高速度和更高效的電機設計是協同的，這有助于改善和解決原先對供應鏈依賴的問題。特別是納米晶基電機合金，在高電氣開關頻率下運行時，其損耗低于現有的電工鋼，這可以成為實現高速電機研發設計的關鍵推動因素。”
“ 在更新換代的電動汽車中新的技術得到應用，電機性能得到提升。汽車制造商們使用現有的永磁材料和電機合金將這些電機商業化，這樣循序漸進式的改進將會持續下去。我們的目標是盡快啟動基于新型納米晶合金的高速電機的資格認證流程，目標是在未來五年內將其商業化。”
結語
根據Ohodnicki博士的說法，設計不含稀土金屬的電機并非易事，仍有不少挑戰。雖然目前已經有許多不含稀土金屬的電機投入生產并商業化。可事實證明，這些電機在性能和制造方面要達到稀土金屬永磁電機的水平還有距離。 在電動汽車等高性能產品的應用中，電機效率、尺寸和重量至關重要，稀土永磁電機將會繼續發揮重要作用 |
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