高效、高速、節(jié)能優(yōu)勢明顯非晶電機在新興戰(zhàn)略領域顯示出巨大發(fā)展?jié)摿?br>

2024-05-21 10:29:00

中國冶金報社中國鋼鐵新聞網(wǎng)

記者趙萍報道

　　“未來，全球頂尖電機技術的來源在‘材料’，高品質(zhì)電機制造和實現(xiàn)靠‘工藝’?！?/div>

　　“節(jié)能降耗和產(chǎn)品高頻化、小型化是主流發(fā)展趨勢。在高速、高頻、高功率密度條件下，非晶電機優(yōu)勢明顯。”

　　“隨著新能源汽車、無人機、機器人、航空航天等高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展，高效非晶電機應用前景廣闊，市場潛力巨大?！?/div>

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　　5月16日，在第二屆全國非晶電機技術發(fā)展與應用研討會上，與會代表一致認為，新能源汽車、無人機、機器人、AI、智能制造等新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)對高效、高功率密度、高頻電機有重要需求，在高效、高速、節(jié)能方面有著獨特優(yōu)勢的非晶電機發(fā)展?jié)摿薮蟆?/div>

圖為會場（非晶分會供圖）

　　與會代表介紹，非晶電機具有損耗低、效率高的特點，在高速、高頻下性能優(yōu)勢更明顯，且非晶電機功率密度高，可減小體積、節(jié)省材料，降低電機的材料成本和電機的其他損耗。尤其是與傳統(tǒng)硅鋼電機相比，非晶電機有兩大明顯優(yōu)勢。一是非晶材料的電阻率為硅鋼片的3倍，厚度僅為硅鋼片的1/10，渦流損耗顯著低于硅鋼片。二是非晶電機的運行效率高達97%，而傳統(tǒng)電機最高為87%。

　　同時，與會代表還介紹了非晶電機在國內(nèi)外的研發(fā)情況。從國際上看，美國、日本、波蘭、澳大利亞、德國相關公司和高校均開展了非晶電機相關研究，已研發(fā)出多款樣機。從國內(nèi)來看，我國也有多家研發(fā)團隊開展了非晶電機研究和樣機研制，如中車電機、清華大學、北京航空航天大學、北京交通大學等。

　　隨后，與會代表分享了非晶電機在新能源汽車、無人機、機器人等新興戰(zhàn)略領域的最新應用情況及發(fā)展前景。

　　在新能源汽車領域，廣汽埃安于2023年3月份發(fā)布了全球首個納米晶-非晶超效率電機。在此次會議上，該公司代表介紹，納米晶-非晶鐵芯可顯著降低鐵損，極具發(fā)展?jié)摿?。目前，非晶材料已在變壓器與小型高速電機上大量使用，利用速冷模具制備的非晶合金板材通過普通硅鋼制備工藝可軋制成0.025毫米的帶材（目前普通硅鋼片厚度的1/10），是目前新能源汽車用電機鐵芯材料厚度的極限突破。針對非晶電機在實際應用中存在的噪音問題，他還介紹了3種非晶電機降噪結(jié)構(gòu)。一是提高徑向壓緊力，降低徑向磁致伸縮應變。二是定向優(yōu)化定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)拓撲。三是優(yōu)化加工工藝。

　　非晶電機在新能源跑車上的應用也備受關注。與會代表介紹，隨著電機高頻高速化，定子鐵芯損耗隨轉(zhuǎn)速提高的急劇增大，導致電機的冷卻條件惡化，使電機的效率、功率密度等性能受限。而近10年來，非晶材料的開發(fā)和應用，可以有效解決電機高轉(zhuǎn)速下高鐵損問題，為超高速電機的開發(fā)打開了新的思路和廣闊的應用前景?？梢哉f，非晶高頻高速電機將導致新一代電驅(qū)性能極致化。不過，目前非晶鐵芯成形方法一般采用切割法，這兩種方法會使得槽邊緣易出現(xiàn)破損和毛刺，導致材料性能惡化，且加工成本高。

　　在低空領域，與會代表介紹了應用非晶電機的智能飛行汽車。該汽車采用自研效率更高、可靠性更強、體積更小的飛行動力電機，最大起飛重量為800千克，可連續(xù)飛行超2000米。非晶動力電機成為該智能飛行汽車高效續(xù)航的有力保障。不過，該智能飛行汽車在實驗中發(fā)現(xiàn)有風擾影響。目前，該智能飛行汽車已研制出第三代樣機進行試制與驗證，在地面狀態(tài)可搭載兩名駕駛員行駛，可融入于目前交通體系，并可在道路上完成垂直起降。同時，與會代表還介紹了非晶材料應用于無人機的實測結(jié)果，指出非晶電機鐵損消耗低為最大優(yōu)勢，但此次實測由于材料的磁密過低（1.6T），并未完全突顯出非晶電機的優(yōu)勢，下一步將在更高頻驅(qū)動控制應用場域來驗證。

　　此外，與會代表還介紹了非晶電機在機器人高轉(zhuǎn)矩密度電動關節(jié)上的應用情況。非晶電機具有高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩、鐵耗占總損耗較高的特點，可以滿足機器人在跑跳過程中的高爆發(fā)需求。不過，雖然非晶電機有很大優(yōu)勢，但也有很大局限性，如成本高、材料易損傷、磁飽和點較低等。他指出，非晶材料的飽和磁感強度普遍在約1.5T，最新研究實現(xiàn)了1.8T，但與實際需求強度還有較大差距。

　　對非晶電機未來發(fā)展趨勢，中電協(xié)非晶分會秘書長張華認為，當前，政策導向、市場需求、技術工藝、材料發(fā)展等均有利于非晶電機產(chǎn)業(yè)發(fā)展，非晶電機發(fā)展進入“提檔加速”期，為推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展將作出積極貢獻，但同時，也應該注意基礎研究、應用研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有機結(jié)合起來，要根據(jù)非晶合金材料特性建模設計，避免做材料簡單替代，更要遵循發(fā)展規(guī)律，要注意知識產(chǎn)權保護，努力把高門檻產(chǎn)品做成高競爭力產(chǎn)業(yè)。

來源：中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯：張雨恬

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