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稀土永磁材料(钕铁硼)是如何构筑制造业基石的?

发布时间:2023年7月5日 | 文章来源:电机行业观察 | 浏览次数:599 | 访问原文

在现代工业中,电机无处不在,从电梯、空调、新能源车到智能制造机器人,电机在分秒不停地运转,将电能转化为机械能。然而,电机内部那看不见也摸不着的磁场才是电机搏动的奥秘所在。
那么,如何让电机产生足够强大的磁场呢?或许稀土永磁体是最佳选择,它具有精准控制、绿色节能等优势。你还记得小时候玩的吸铁石吗?那也是一种永磁材料,但稀土永磁材料的磁性能要高出许多,即便很小的一块也能具备极强的磁场。因此,它能够在工业电机中形成强大而稳定的磁场,取代传统电机的励磁线圈。
采用永磁电机能够带来什么好处呢?首先,它比传统电机节能30%以上,其次,它能够满足智能制造对电机高精度的要求。正因为如此,有时候我们也称永磁电机为“革命性的产品”。如今,随着永磁材料需求的大量上升,大批高性能的“吸铁石”正在走向赋能制造业的漫漫征途。
“吸铁石”之威,激荡电机市场之浪潮
稀土,这种元素似乎并不起眼,却是当今现代工业中不可或缺的“维生素”。稀土永磁材料,作为其中最重要的功能材料之一,被誉为“点石成金”的主要路径。当前,稀土永磁材料已经成为工业界的明星产品,其产值已经占到整个稀土产业产值的70%以上。其中,钕铁硼是其核心产品,而其应用领域则遍及新能源汽车、风力发电、节能环保等新兴产业。伴随着“双碳”战略的背景下,工业永磁电机将成为未来高性能钕铁硼永磁材料需求的主要场所。
然而,稀土永磁材料的重要性并不仅仅在于此。随着现代制造业的快速发展,伺服电机等高精度设备的需求也愈发迫切。而传统电机很难达到这些设备对精度的严格要求。但是,装载了高性能钕铁硼永磁材料的伺服电机却能轻松应对,实现高精度控制,并满足节能减排的要求。正是这些高性能、高精度的设备,才能够使得现代制造业更加智能化、高效化,从而提高整个经济的生产力。
当然,要想制造出高性能、高精度的设备,离不开稀土永磁材料的支持。稀土永磁钕铁硼速凝合金薄片是生产钕铁硼磁体的基础材料,决定着磁性强度及性能优劣。这些基础材料的品质十分关键,直接关系到各种现代科技设备的性能和质量。卫星通讯、磁悬浮列车、医疗磁共振、手机等都需要用到钕铁硼磁体,因此稀土永磁材料所属的先进材料产业集群,已经成为支撑国民经济发展的重要基础原材料工业。
可以说,稀土永磁材料已经成为现代制造业中不可或缺的“钢铁”。它的作用远不止于此,稀土永磁材料在现代工业中的广泛应用,不仅体现了其重要性,更凸显了其独特的优势。稀土永磁材料因其磁性强、温度稳定性好、能耗低等优点,被广泛应用于航空、汽车、电子、新能源等领域。其中,新能源领域对稀土永磁材料的需求更是迫切,尤其是在电机领域,其需求量不断增长。
随着新兴产业的发展,工业永磁电机已成为未来高性能钕铁硼永磁材料需求主场。这些高性能永磁电机不仅具有高能效、高精度、高可靠性等特点,而且在工业生产过程中还能带来更多的节能减排效益,这与国家号召的绿色制造战略不谋而合。
然而,稀土永磁材料的生产和应用也面临着一些挑战。由于稀土元素在自然界中分布不均,稀土永磁材料的产业链条相对较长,从稀土采矿、提取到加工制造,每个环节都需要大量的能源投入和环境保护。同时,稀土永磁材料的供给不稳定,市场价格波动大,这也限制了其应用范围和市场竞争力。
因此,为了促进稀土永磁材料产业的可持续发展,需要进一步加强技术研发和创新,探索替代材料和新技术,降低能耗和环境污染,提高稀土资源利用效率,同时加强国际合作,共同推进稀土永磁材料产业的健康发展。
总之,稀土永磁材料作为现代工业的“维生素”,在工业生产中具有不可替代的重要作用。未来,我们需要加强技术创新和可持续发展,以确保稀土永磁材料在新兴产业中发挥更大的作用,为推动经济发展和环境保护做出更大的贡献。
智能制造赋予高性能磁材以灵魂
揭开熔炼炉储料罐,钕铁硼合金甩带片闪着亮晶晶的金属光泽,看似寻常却独具潜能。这种独特的材料在现代工业中发挥着越来越重要的作用。钕铁硼永磁材料的晶体结构早在熔炼环节就已经形成,成型后也要经过烧结实现致密化,才能被加工成各种形状,在充磁后产生强大磁场。但是,要让这种材料表现出最大的磁性,需要将其潜能发挥到极致。这就需要在生产过程中,为材料‘赋予灵魂’。
那么,如何在生产中实现钕铁硼材料的最大化潜能?通过取向成型,我们可以通过加载取向磁场,对粉末颗粒的易磁化方向进行排列,使其与磁体最终充磁方向一致。这样,在最终的产品中,我们可以看到钕铁硼材料所表现出的最大磁性。但是,传统的生产方式需要引入人工对其真空包装,完成等静压操作才能进行烧结。这个过程不仅费时费力,而且也容易产生不稳定的因素。
为了解决这个问题,晟源公司引入了全自动磁场取向成型压机和坯料转运系统,实现了钕铁硼生产成型和烧结一体化。这种高连续化、自动化、智能化的产线,不仅大大提高了生产效率,也保证了产品质量的稳定性。在产线数据方面,不是阶段性或区域性采集,而是全流程采集。这种全流程采集不仅为数字化和智能化提供了重要基础,还可以使工艺流程得到连续周转,从而更好地提高生产效率。
永磁材料,这个小小的材料却有着巨大的能量。它们以海绵的形态存在于我们的生活之中,而磁能积和矫顽力则是它们最核心的两项指标。就像把一块海绵放入水中,海绵吸水的多少就如同磁能积,将水挤干的难易程度则相当于矫顽力。而高磁能积和高矫顽力则分别代表了强大的磁性能和抗退磁能力,这也是永磁材料能否冠以“高性能”的关键所在。
公开资料显示,永磁同步磁阻电机中,稀土永磁体占到整个电机原材料成本的50%左右,每台新能源汽车的驱动电机一般需要2-3.5kg的高性能钕铁硼永磁材料。这意味着,新能源汽车的普及将大大提高对稀土永磁材料的需求。然而,行业内的先进技术目前仅可以减少永磁电机里镝、铽等中重稀土的添加量,无法完全替代稀土。因此,稀土永磁材料在新能源汽车领域的地位无可替代。
钕铁硼稀土永磁技术自20世纪80年代发明以来,已经过去了将近四十年。在这段时间里,这项技术正处于大规模应用而方兴未艾的发展阶段。新能源和节能减排是人类努力的方向,也是星辰大海。而钕铁硼永磁材料正是这一方向的重要支撑,它们在新能源汽车、风力发电、磁悬浮列车等领域得到了广泛应用。因此,永磁材料的研究和发展是一项至关重要的任务,它们将为未来的可持续发展提供不竭动力。