【壓縮機網】在工業領域中，永磁電動機的用量不斷提高，因為它是一種有著更高效率、更高動態性能和更加緊湊結構的驅動裝置。在生產制造它的高性能磁鐵時，卻需要使用稀土元素——非常稀缺的關鍵材料，但目前已經有解決辦法了。

 

　　在工業領域中，尤其是在電氣工業領域中，高性能的永磁電動機和發電機有著非常重要的意義。在許許多多的情況下，它們是不可或缺的電氣產品。在使用了永磁材料之后，永磁電動機比三相異步電動機的效率有了提高，同時它的結構也更加緊湊、體積更小。因此，在工業領域中，它逐步成為三相異步電動機理想的替代品，因為它滿足了歐盟EU 640/2009規范z*低效率等級的規定和要求?；谶@一原因，人們預計，到第二代(2105)和第三代(2017)歐盟節能指令失效之日起，永磁同步電動機的市場份額將會進一步提高。

 

　　高性能的永磁材料為電動汽車提供了功率性能更加強大、結構體積更加緊湊的動力。在風力發電設備中，永磁材料也充分地體現了它的優點，使用永磁材料制造的風力發電機減輕了很多重量。在產生的磁場強度相同這一前提下，永磁材料的重量只是銅線繞組的1/10。

 

　　在永磁電動機中，大多數的永磁材料是釹磁鐵，一般來講所需的稀土元素為釹、鏑和鋱。隨著電動汽車時代的到來、隨著人們有關工業企業高效節能的大討論，今后幾年里對永磁電機的需求將會大大提高。

 

　　這些金屬元素并不是非常罕見的，但它們的價格，近幾年來上漲得卻非常厲害。其原因是，盡管中國的稀土元素蘊藏量僅占q*的38%左右，但中國向q*市場提供的稀土卻超過了97%。生態研究院的一份資料指出，中國是w*一個具有全部磁鐵生產鏈的國家。當中國明顯感到近幾年稀土元素出口的重要性之后，從2010年起開始了出口限制，這就推動了市場價格的上漲，直到這一限制松動并于2015年初解除為止。

 

　　為什么稀土元素對于永久磁鐵的生產有著非常重要的意義呢?釹元素能夠提供很高的磁性，利用釹元素生產的NeFeB釹鐵硼磁鐵，在溫度不超過120℃的環境中有著很好的抗退磁性能。當加入稀土元素鏑之后，可以在溫度高達200℃的環境中仍然有著很好的抗退磁性能，因此非常適合于在電動機技術領域中制造伺服驅動裝置，或者在風力發電設備中生產風力發電機，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

 

　　動力驅動設備對永磁材料的需求量不斷增加，電動汽車也是q*市場中的一個重要增長點，而風力發電設備的發展趨勢則是無變速器的直接驅動。這都意味著，工業領域對稀土元素的需求量會進一步增加。然而，不管是中國的政策還是近幾年來不斷提高的稀土元素需求量，都迫切要求企業和科研機構尋找新的、擺脫對稀土元素依賴的出路。要擺脫對稀土元素的依賴，原則上有三種可能的方法：尋找和開發有著相同性質的替代材料;開發從廢舊電器中回收稀土元素的工藝技術;節約永磁材料，優化永磁材料零部件的結構設計和加工工藝。

 

　　但在現實生活中，迄今為止幾乎沒有找到所謂的替代材料。例如，霍倫霍夫研究所進行的稀土研究項目就是一個從廢舊電機中回收原材料的研究項目。正如生態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，因為永久磁鐵中含有的稀土元素占30%左右。

 

　　這里的問題是，使用過的設備或者驅動系統常常不是報廢處理，相反是出口到非歐盟國家去了，目前還沒有形成回收和再利用的機構和體系。IFAM霍倫霍夫生產技術和先進處理技術研究所已經開發出了實驗室規模的稀土火法和濕法冶金技術方案，但是真正的實施這些技術方案卻又缺少像“可回收設計”的新型永磁電動機，從2014年More(電機回收)項目中獲得的許多成果將無法應用。

 

　　稀土替代材料起不了關鍵作用

 

　　到今天為止，稀土元素替代材料幾乎還沒有任何成效，許許多多的研發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釹鐵硼磁鐵電動機。它的問世改變了電動機的分類方法，也改善了稀土磁鐵的永磁性能。利用硬磁鐵氧體進行的一系列試驗證明，這種新型電動機達到了迄今為止只有利用稀土元素才能達到的性能。

 

　　還有一些電動機生產廠家在不多的選擇性中研究著可行的替代方案，他們采用了其他的電動機工作原理，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機，以便在不使用稀土元素的情況下實現z*高的節能效率。

 

　　電動汽車領域中也有類似“替代驅動方案”的研發成果。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機的研究。SEW公司走的路子則不同，他們開發的LSPM異步起動永磁同步電機走的是一條中間道路，這種電動機是在三相鼠籠式異步電動機的結構基礎上設計而成的，但在轉子中輔助增加了永久磁鐵。這種電動機滿足了IE4的節能要求，體積小、結構緊湊，和那些具有可比性的電動機相比較它所使用的永磁材料明顯要少。

 

 

 

來源：中國電機雜志