永磁空壓機電機用上了新的節能材料了？

　　在工業(yè)領(lǐng)域中，永磁電動(dòng)機的用量不斷提高，因為它是一種有著(zhù)更高效率、更高動(dòng)態(tài)性能和更加緊湊結構的驅動(dòng)裝置。在生產(chǎn)制造它的高性能磁鐵時(shí)，卻需要使用稀土元素——非常稀缺的關(guān)鍵材料，但目前已經(jīng)有解決辦法了。

　　在工業(yè)領(lǐng)域中，尤其是在電氣工業(yè)領(lǐng)域中，高性能的永磁電動(dòng)機和發(fā)電機有著(zhù)非常重要的意義。在許許多多的情況下，它們是不可或缺的電氣產(chǎn)品。在使用了永磁材料之后，永磁電動(dòng)機比三相異步電動(dòng)機的效率有了提高，同時(shí)它的結構也更加緊湊、體積更小。因此，在工業(yè)領(lǐng)域中，它逐步成為三相異步電動(dòng)機理想的替代品，因為它滿(mǎn)足了歐盟EU 640/2009規范******效率等級的規定和要求?；谶@一原因，人們預計，到第二代和第三代歐盟節能指令失效之日起，永磁同步電動(dòng)機的市場(chǎng)份額將會(huì )進(jìn)一步提高。

　　高性能的永磁材料為電動(dòng)汽車(chē)提供了功率性能更加強大、結構體積更加緊湊的動(dòng)力。在風(fēng)力發(fā)電設備中，永磁材料也充分地體現了它的優(yōu)點(diǎn)，使用永磁材料制造的風(fēng)力發(fā)電機減輕了很多重量。在產(chǎn)生的磁場(chǎng)強度相同這一前提下，永磁材料的重量只是銅線(xiàn)繞組的1/10。

　　在永磁電動(dòng)機中，大多數的永磁材料是釹磁鐵，一般來(lái)講所需的稀土元素為釹、鏑和鋱。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代的到來(lái)、隨著(zhù)人們有關(guān)工業(yè)企業(yè)高效節能的大討論，今后幾年里對永磁電機的需求將會(huì )大大提高。

　　這些金屬元素并不是非常罕見(jiàn)的，但它們的價(jià)格，近幾年來(lái)上漲得卻非常厲害。其原因是，盡管中國的稀土元素蘊藏量?jì)H占全球的38%左右，但中國向全球市場(chǎng)提供的稀土卻超過(guò)了97%。生態(tài)研究院的一份資料指出，中國是******一個(gè)具有全部磁鐵生產(chǎn)鏈的國家。當中國明顯感到近幾年稀土元素出口的重要性之后，從2010年起開(kāi)始了出口限制，這就推動(dòng)了市場(chǎng)價(jià)格的上漲，直到這一限制松動(dòng)并于2015年初解除為止。

　　為什么稀土元素對于******磁鐵的生產(chǎn)有著(zhù)非常重要的意義呢?釹元素能夠提供很高的磁性，利用釹元素生產(chǎn)的NeFeB釹鐵硼磁鐵，在溫度不超過(guò)120℃的環(huán)境中有著(zhù)很好的抗退磁性能。當加入稀土元素鏑之后，可以在溫度高達200℃的環(huán)境中仍然有著(zhù)很好的抗退磁性能，因此非常適合于在電動(dòng)機技術(shù)領(lǐng)域中制造伺服驅動(dòng)裝置，或者在風(fēng)力發(fā)電設備中生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電機，在NeFeB釹鐵硼磁鐵中加入稀土元素鋱后可提高其功率性能。 　　　　擺脫對稀土材料的依賴(lài)

　　動(dòng)力驅動(dòng)設備對永磁材料的需求量不斷增加，電動(dòng)汽車(chē)也是全球市場(chǎng)中的一個(gè)重要增長(cháng)點(diǎn)，而風(fēng)力發(fā)電設備的發(fā)展趨勢則是無(wú)變速器的直接驅動(dòng)。這都意味著(zhù)，工業(yè)領(lǐng)域對稀土元素的需求量會(huì )進(jìn)一步增加。然而，不管是中國的政策還是近幾年來(lái)不斷提高的稀土元素需求量，都迫切要求企業(yè)和科研機構尋找新的、擺脫對稀土元素依賴(lài)的出路。要擺脫對稀土元素的依賴(lài)，原則上有三種可能的方法：尋找和開(kāi)發(fā)有著(zhù)相同性質(zhì)的替代材料;開(kāi)發(fā)從廢舊電器中回收稀土元素的工藝技術(shù);節約永磁材料，優(yōu)化永磁材料零部件的結構設計和加工工藝。

　　但在現實(shí)生活中，迄今為止幾乎沒(méi)有找到所謂的替代材料。例如，霍倫霍夫研究所進(jìn)行的稀土研究項目就是一個(gè)從廢舊電機中回收原材料的研究項目。正如生態(tài)研究院在一份工作報告中指出的那樣，從廢舊電器中回收稀土元素還是很有潛力的，因為******磁鐵中含有的稀土元素占30%左右。

　　這里的問(wèn)題是，使用過(guò)的設備或者驅動(dòng)系統常常不是報廢處理，相反是出口到非歐盟國家去了，目前還沒(méi)有形成回收和再利用的機構和體系。IFAM霍倫霍夫生產(chǎn)技術(shù)和先進(jìn)處理技術(shù)研究所已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了實(shí)驗室規模的稀土火法和濕法冶金技術(shù)方案，但是真正的實(shí)施這些技術(shù)方案卻又缺少像;可回收設計的新型永磁電動(dòng)機，從2014年More項目中獲得的許多成果將無(wú)法應用。

　　稀土替代材料起不了關(guān)鍵作用

　　到今天為止，稀土元素替代材料幾乎還沒(méi)有任何成效，許許多多的研發(fā)項目還都處在基礎研究階段。只有Brose公司2011年推出了一種不使用鏑和鋱的NeFeB釹鐵硼磁鐵電動(dòng)機。它的問(wèn)世改變了電動(dòng)機的分類(lèi)方法，也改善了稀土磁鐵的永磁性能。利用硬磁鐵氧體進(jìn)行的一系列試驗證明，這種新型電動(dòng)機達到了迄今為止只有利用稀土元素才能達到的性能。

　　還有一些電動(dòng)機生產(chǎn)廠(chǎng)家在不多的選擇性中研究著(zhù)可行的替代方案，他們采用了其他的電動(dòng)機工作原理，或者使用盡可能少的永磁材料。例如ABB公司于2011年推出了帶變頻器的同步磁阻電動(dòng)機，以便在不使用稀土元素的情況下實(shí)現最高的節能效率。

　　電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域中也有類(lèi)似;替代驅動(dòng)方案的研發(fā)成果。例如，Inverto公司就在測試磁阻電機;ZF公司則集中精力從事永磁異步電動(dòng)機的研究。SEW公司走的路子則不同，他們開(kāi)發(fā)的LSPM異步起動(dòng)永磁同步電機走的是一條中間道路，這種電動(dòng)機是在三相鼠籠式異步電動(dòng)機的結構基礎上設計而成的，但在轉子中輔助增加了******磁鐵。這種電動(dòng)機滿(mǎn)足了IE4的節能要求，體積小、結構緊湊，和那些具有可比性的電動(dòng)機相比較它所使用的永磁材料明顯要少。