我國稀土儲(chǔ)量約占世界的23%,產(chǎn)量占世界80%。稀土元素是十分重要的戰(zhàn)略資源,在信息、能源、材料、環(huán)保、國防等領(lǐng)域用途廣泛,其中新材料中應(yīng)用約占62%,而稀土永磁中用量約占新材料應(yīng)用中的63%。在日前舉辦的中國稀土學(xué)會(huì)2017學(xué)術(shù)年會(huì)上,中國工程院院士都有為表示,由于稀土元素的特殊電子結(jié)構(gòu),以及具有高自旋磁矩、大的軌道矩、強(qiáng)的自旋軌道耦合,因此在磁性材料中的應(yīng)用占據(jù)不可取代的重要地位,其應(yīng)用有待不斷創(chuàng)新、開拓。
日前,由工信部、發(fā)改委、科技部、財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)的《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》明確指出,“加快實(shí)現(xiàn)稀土磁性材料及應(yīng)用器件產(chǎn)業(yè)化”、“大力發(fā)展稀土永磁節(jié)能電機(jī)及配套稀土永磁材料、高溫多孔材料、金屬間化合物膜材料、高效熱電材料,推進(jìn)在節(jié)能環(huán)保重點(diǎn)項(xiàng)目中的應(yīng)用”。
稀土永磁電機(jī)即是上世紀(jì)70年代初期出現(xiàn)的一種新型永磁電機(jī)。中國工程院院士唐任遠(yuǎn)指出,稀土永磁電機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合遍及計(jì)算機(jī)、工程裝備、交通運(yùn)輸、風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)機(jī)、泵類、石油化工、采礦、家用電器、醫(yī)療設(shè)備、航空、航海、航天、兵器等各個(gè)領(lǐng)域?!吨袊圃?025》列出的十大重點(diǎn)領(lǐng)域中有七個(gè)領(lǐng)域提出了對(duì)稀土永磁電機(jī)的要求,《節(jié)能工程》的重點(diǎn)之一是推廣應(yīng)用稀土永磁電機(jī),足見稀土永磁電機(jī)在現(xiàn)代國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。
唐任遠(yuǎn)表示,稀土永磁電機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn),如磁場(chǎng)由永磁體產(chǎn)生,維持磁場(chǎng)不需要能量,因此電機(jī)高效、功率因數(shù)高;稀土永磁電機(jī)損耗低,發(fā)熱量小,可提高電磁負(fù)荷;與電力電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合,簡(jiǎn)化甚至去掉中間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),直接驅(qū)動(dòng),可進(jìn)一步與技術(shù)裝備形成一體化;可實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的控制性能,有利于電機(jī)的智能化發(fā)展;電機(jī)結(jié)構(gòu)多樣化,不再局限于傳統(tǒng)的徑向磁通結(jié)構(gòu),出現(xiàn)了無鐵心、軸向磁通、橫向磁通、直線、雙定子、雙轉(zhuǎn)子、定子永磁型等多種新型結(jié)構(gòu)等。
同時(shí),稀土永磁電機(jī)也有它的缺陷。唐任遠(yuǎn)介紹道,首先,稀土永磁材料價(jià)格較高,影響永磁電機(jī)的推廣應(yīng)用。電機(jī)的基本材料硅鋼片、銅線等每公斤幾元或幾十元,永磁體則需要每公斤幾百元。其次,永磁材料比較脆,加工工藝復(fù)雜。它的磁力比較強(qiáng),小電機(jī)可以先裝配后再整體充磁,而大功率電機(jī)需要先充磁后裝配,這樣工藝難度較大。再次,如果設(shè)計(jì)計(jì)算有誤,永磁材料未能保證高溫性能,有可能導(dǎo)致電機(jī)不可逆退磁。
對(duì)于稀土永磁電機(jī)的前景展望,唐任遠(yuǎn)提出了幾點(diǎn)見解:一是要提高質(zhì)量,創(chuàng)中國品牌。加大科研院所與企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新力度,逐漸提高永磁電機(jī)產(chǎn)品的工程化、成熟化、配套化程度,提高質(zhì)量和可靠性,創(chuàng)造中國品牌,爭(zhēng)取部分產(chǎn)品出口海外。二是提高性價(jià)比,擴(kuò)大應(yīng)用范圍,滿足新型產(chǎn)業(yè)崛起和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造的需求。三是要向高端高性能方向發(fā)展,如新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人等。
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