神马文学网日立等试制出不使用稀土类磁铁的马达，效率提高5个百分点
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 00:18:30
DATE 2008/11/13
【日经BP社报道】
图1 使用非晶金属的铁芯。左侧为在铁芯上缠绕线圈。
图2 试制的马达的结构。上下配置有2个铁氧体磁铁的转子。
图3 研发背景
图4 马达的工作原理。图为马达铁芯的两极。
图5 电磁钢板和非晶金属的比較。
日立制作所和日立产机系统试制出了铁芯使用非晶金属的马达。其特点是不使用含有钕（Nd）和镝（Dy）等稀有金属的磁铁（稀土类磁铁），能够提高马达效率（图1、2）。在对试制的用于空调等的输出功率为150W的马达进行评测后显示，与该公司使用稀土类磁铁的原产品相比，效率从约81％提高到约86％，大约提高了5个百分点。使用非晶金属的马达设想用于像产业设备、家电和汽车等众多领域。
目前，马达的耗电量约占全部耗电量的一半，要实现节能就必须提高马达的效率（图3）。因此，马达使用具有高特性的稀土类磁铁。而稀土类磁铁通常使用Nd-Fe-B（钕-铁-硼）类磁铁（所谓的Nd类磁铁）。为保持高温状态下的特性，在Nd类磁铁中添加了Dy。
虽然使用稀土类磁铁提高了马达的效率，但存在作为原料的稀有金属涨价的问题。“与以前价格暴涨时期相比，目前的价格还算稳定，不过仍然较高”（日立制作所）。例如，比较2004年和2008年9月每千克的价格，Nd上涨约3倍、为30美元，Dy上涨近5倍、为155美元（日立制作所）。价格居高不下的一个原因是拥有稀有金属90％左右的中国从生产国向消费国转变，这样稀有金属价格不断上涨。因此日立公司等此间推进了研发不使用稀有金属的马达。
损耗较少
此次，不使用Nd类磁铁而提高马达效率的原因是非晶金属本身的损耗较少，且开发出了新的马达结构。
马达结构方面，在铁芯上缠绕线圈通电制成电磁铁，并通过转动作为转子的永久磁铁而产生马达的旋转力（图4）。以前是使用电磁钢板作铁芯，Nd类磁铁作转子。此次试制的马达由于使用非晶金属作铁芯，因此可以使用铁氧体磁铁作转子。非晶金属比电磁钢板的透磁率高出约10倍，而且基于磁性材料的能源损失（铁损）仅为1/10左右（图5）。铁芯透磁率越大，其结果是即使弱磁铁也可产生较高的磁通密度。
改变铁芯结构
与电磁钢板相比，非晶金属的最大问题是薄且硬，很难进行切割或切削等加工。采用电磁钢板时，为了防止导致产生损耗的过电流，采用了层叠0.35～0.5mm薄的电磁钢板制成铁芯。而非晶金属的厚度仅为25μm。硬度达到称为维氏硬度（HV）的硬度指标的4倍以上。
因此，日立此次改变了铁芯结构及其作制方法。运用在非晶变压器开发中积累的技术，将多层薄非晶金属卷起制成铁芯。在使用非晶金属的同时，还利用三维磁场分析优化了马达结构。原来采用的是二维磁场分析。
今后，日立将首先面向产业设备，力争3年内实现实用化。并考虑进一步提高可靠性并降低制造成本。为了扩大用途，还将提高马达的输出功率。“到那时也可以制造10kW级的马达”（日立制作所）。（记者：根津 祯）
【日经BP社报道】
图1 使用非晶金属的铁芯。左侧为在铁芯上缠绕线圈。
图2 试制的马达的结构。上下配置有2个铁氧体磁铁的转子。
图3 研发背景
图4 马达的工作原理。图为马达铁芯的两极。
图5 电磁钢板和非晶金属的比較。
日立制作所和日立产机系统试制出了铁芯使用非晶金属的马达。其特点是不使用含有钕（Nd）和镝（Dy）等稀有金属的磁铁（稀土类磁铁），能够提高马达效率（图1、2）。在对试制的用于空调等的输出功率为150W的马达进行评测后显示，与该公司使用稀土类磁铁的原产品相比，效率从约81％提高到约86％，大约提高了5个百分点。使用非晶金属的马达设想用于像产业设备、家电和汽车等众多领域。
目前，马达的耗电量约占全部耗电量的一半，要实现节能就必须提高马达的效率（图3）。因此，马达使用具有高特性的稀土类磁铁。而稀土类磁铁通常使用Nd-Fe-B（钕-铁-硼）类磁铁（所谓的Nd类磁铁）。为保持高温状态下的特性，在Nd类磁铁中添加了Dy。
虽然使用稀土类磁铁提高了马达的效率，但存在作为原料的稀有金属涨价的问题。“与以前价格暴涨时期相比，目前的价格还算稳定，不过仍然较高”（日立制作所）。例如，比较2004年和2008年9月每千克的价格，Nd上涨约3倍、为30美元，Dy上涨近5倍、为155美元（日立制作所）。价格居高不下的一个原因是拥有稀有金属90％左右的中国从生产国向消费国转变，这样稀有金属价格不断上涨。因此日立公司等此间推进了研发不使用稀有金属的马达。
损耗较少
此次，不使用Nd类磁铁而提高马达效率的原因是非晶金属本身的损耗较少，且开发出了新的马达结构。
马达结构方面，在铁芯上缠绕线圈通电制成电磁铁，并通过转动作为转子的永久磁铁而产生马达的旋转力（图4）。以前是使用电磁钢板作铁芯，Nd类磁铁作转子。此次试制的马达由于使用非晶金属作铁芯，因此可以使用铁氧体磁铁作转子。非晶金属比电磁钢板的透磁率高出约10倍，而且基于磁性材料的能源损失（铁损）仅为1/10左右（图5）。铁芯透磁率越大，其结果是即使弱磁铁也可产生较高的磁通密度。
改变铁芯结构
与电磁钢板相比，非晶金属的最大问题是薄且硬，很难进行切割或切削等加工。采用电磁钢板时，为了防止导致产生损耗的过电流，采用了层叠0.35～0.5mm薄的电磁钢板制成铁芯。而非晶金属的厚度仅为25μm。硬度达到称为维氏硬度（HV）的硬度指标的4倍以上。
因此，日立此次改变了铁芯结构及其作制方法。运用在非晶变压器开发中积累的技术，将多层薄非晶金属卷起制成铁芯。在使用非晶金属的同时，还利用三维磁场分析优化了马达结构。原来采用的是二维磁场分析。
今后，日立将首先面向产业设备，力争3年内实现实用化。并考虑进一步提高可靠性并降低制造成本。为了扩大用途，还将提高马达的输出功率。“到那时也可以制造10kW级的马达”（日立制作所）。（记者：根津 祯）
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