不用稀土，日立開發出效率達93%的工業馬達
http://big5.nikkeibp.com.cn/images/image2012/ne2012/05/NE120514reas1.jpg
【日經BP社報導】日立製作所和日立產機系統開發出了效率提高到了約93％的永久磁鐵式同步馬達，其中未使用含釹（Nd）及鏑（Dy）等稀土元素的釹（Nd-Fe-B）磁鐵（圖1）。該馬達的輸出功率為11kW。「可用來配備在（鼓風機及流體泵等）需求較大的工業設備上」（日立製作所日立研究所馬達系統研究部MS3部門負責人榎本裕治）。
http://big5.nikkeibp.com.cn/images/image2012/ne2012/05/NE120514reas2.jpg
圖1：不使用稀土即可達到93％的效率
日立製作所和日立產機系統開發出了不使用釹磁鐵即可使效率達到約93％的永久磁鐵式同步馬達。輸出功率為11kW，可用於工業設備。與原來的感應馬達相比，實現了小型化。（照片由日立製作所提供，圖片由《日經電子》根據日立製作所的資料製作）
此次開發品達到的效率在IEC（International Electrotechnical Commission，國際電工委員會）規定的標準（IEC60034-31）中相當於最高的「IE4（超超高效率）」級別注1）。與以前工業設備廣泛使用的輸出功率為11kW的感應馬達相比，效率提高了3個百分點以上，即使與使用釹磁鐵的永久磁鐵式馬達相比，也幾乎達到了同等水準。
注1）IEC60034-31中規定的馬達效率除IE4以外還有IE1（標準效率）、IE2（高效率）、IE3（超高效率）。輸出功率為11kW的馬達，IE1的綜合效率為87.6％以上，IE2為89.8％以上，IE3為91.4％以上，IE4為93.6％以上。
要想使馬達實現高效率，採用強磁性釹磁鐵是有效手段之一。不過，由於佔世界稀土產量9成以上的中國限制出口導致稀土材料供給不足，並且價格也隨之高漲。儘管價格在2011年夏季達到峰值後略趨於下降，但目前依然保持著Nd為200美元/kg、Dy為1500美元/kg的高水準。另外，Dy只有通過中國南部的離子吸附礦才能穩定獲得，因此將來能否從其他地區採購得到也是個問題。
此次的開發品作為可避免稀土採購問題的對策之一，能夠同時實現馬達的高效率化和低成本化。日立製作所計劃2014年度開始量產工業設備使用這類馬達，將來還「打算配備到冰箱及洗衣機等家電上」（榎本）。
以非晶金屬為鐵芯
為了在不使用釹磁鐵的情況下提高馬達效率，日立製作所等改變了定子的鐵芯材料而非磁鐵材料。開發品的定子鐵芯使用Fe-B類非晶金屬*，轉子使用鐵氧體磁鐵（圖2）。
http://big5.nikkeibp.com.cn/images/image2012/ne2012/05/NE120514reas3.jpg
圖2：憑藉非晶金屬提高效率
開發品的轉子鐵芯使用非晶金屬，轉子使用鐵氧體磁鐵。非晶金屬由於磁導率高且鐵損等較小，因此可輕鬆提高馬達效率。為了獲得11kWh的輸出功率，改進了定子和轉子的構造。（照片由日立製作所提供）
*非晶金：原子排列不像晶體那樣具有規則性，而是處於無序狀態的金屬。可通過液態金屬急冷凝固得到。
Fe-B類非晶金屬的磁導率比普遍使用的電磁鋼板高約10倍，而且磁性材料的能量損失（鐵損）也僅為電磁鋼板的約1/10。用作鐵芯時，即便使用磁力不像釹磁鐵石那樣強的鐵氧磁鐵，也可提高轉矩及轉速，從而提高馬達效率。
開發品採用以兩個轉子夾著定子的雙轉子型的軸向間隙構造，通過增加磁力弱的鐵氧磁鐵的使用量，提高了轉矩及轉速。
日立製作所和日立產機系統曾在2008年以非晶金屬為鐵芯，試製過輸出功率為150W的小型馬達。此次為了將輸出功率提高至7倍以上，在轉子的中央部分使用了斷裂韌性高達3.1MPa√m的樹脂，從而增強了提高輸出功率後定子對轉矩反作用力的承受能力。另外，還通過減小轉子直徑，降低了離心力。
還確立了切割技術
為了實現量產，日立還改變了鐵芯的製造方法（圖3）。非晶金屬不僅厚度不到普通電磁鋼板的1/10，而且強度也高達後者的4倍以上，因此難以進行切割及切削等加工。
http://big5.nikkeibp.com.cn/images/image2012/ne2012/05/NE120514reas4.jpg
圖3：改變了鐵芯構造
改進了非晶金屬鐵芯的構造，提高了鐵芯的量產效率。
2008年的開發品採用了對非晶金屬不進行切割而是將其多層捲起，形成鐵芯狀的「卷鐵芯構造」。但這種製造方法不僅加工費時，而且受彎曲影響容易在材料內部產生殘留應力，使鐵損增加。
此次的開發品由於新開發出了切割非晶金屬的試製機，採用了多層層疊的「層疊型鐵芯構造」。鐵芯的鐵損（W10/400*）僅為5W/kg，只有採用普通電磁鋼板時的約1/4，降低了由加工導致的鐵損。（記者：佐伯 真也，《日經電子》）
http://big5.nikkeibp.com.cn/news/mech/61066-20120516.html?ref=ML&limitstart=0
咁就不需再出口稀土俾日本.{:cool:}
頁:
[1]