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為電機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來革命性發(fā)展機(jī)遇

非晶電機(jī)八大發(fā)展方向值得關(guān)注

2024-05-22 08:23:00

  本報記者 趙萍
  “2022年,六部門聯(lián)合發(fā)布的《工業(yè)能效提升計劃》提出到2025年新增高效節(jié)能電機(jī)占比達(dá)到70%以上的目標(biāo)。在高效、高速、節(jié)能方面顯露獨特優(yōu)勢的非晶材料,有望為電機(jī)產(chǎn)業(yè)帶來革命性發(fā)展機(jī)遇?!?月16日,中國電器工業(yè)協(xié)會非晶合金應(yīng)用分會秘書長張華在第二屆全國非晶電機(jī)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研討會上介紹了非晶電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及8個發(fā)展方向,并為非晶電機(jī)產(chǎn)學(xué)研合作提出建議。
  張華介紹,非晶合金是全生命周期綠色新型合金軟磁材料,具有使用節(jié)能、制造節(jié)能、回收節(jié)能的特點。非晶電機(jī)則是基于非晶合金材料制造而成,核心是由非晶鐵芯替代硅鋼鐵芯,比傳統(tǒng)硅鋼電機(jī)在能效提升、小型化和輕量化等方面具有明顯優(yōu)勢。
  當(dāng)前,非晶電機(jī)行業(yè)市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,已成為電機(jī)行業(yè)的一個重要分支。我國非晶電機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,技術(shù)創(chuàng)新取得明顯成效,已有多項全球首發(fā),如全球首個“納米晶-非晶”超效電機(jī)首次突破“大功率與小體積”不可兼得的技術(shù)難題,在最大功率達(dá)到260千瓦的情況下,電機(jī)重量僅為21.5千克,體積為2.65升,功率密度高達(dá)12千瓦/千克,領(lǐng)先于行業(yè)平均水平的6千瓦/千克,電機(jī)工況效率提升至97.5%,電機(jī)最高效率達(dá)到98.5%等。此外,全球首臺使用非晶電機(jī)的載人飛行汽車成功試飛,為解決交通擁堵問題提供新范式。
  “非晶合金憑借高磁導(dǎo)率、高電阻率等優(yōu)異電磁性能,應(yīng)用于電機(jī)具有明顯發(fā)展優(yōu)勢,尤其在高頻、高速應(yīng)用場合,具有廣闊的發(fā)展前景。”隨后,張華介紹了非晶電機(jī)的8個主要發(fā)展方向。
  一是非晶電機(jī)適用性材料的成分設(shè)計。他建議,可通過合金成分的調(diào)控和微觀結(jié)構(gòu)的控制,改善非晶合金的導(dǎo)磁性能和穩(wěn)定性,結(jié)合非晶電機(jī)特點開發(fā)出適用性材料。
  二是非晶電機(jī)適用性材料的制備工藝。由于非晶態(tài)材料的制備過程較為復(fù)雜,需要采用特殊的制備技術(shù)和設(shè)備,如何制備出適合電機(jī)用的高性能、易加工材料是當(dāng)前新課題。
  三是非晶電機(jī)鐵芯的加工方式。目前,國內(nèi)有兩條主要工藝路線,分別是線切割和沖壓,新加工方式包括激光加工、3D打印、過冷液相區(qū)壓鑄、粉末冶金、超聲成型等,但有待進(jìn)一步進(jìn)行可行性驗證。
  四是非晶電機(jī)設(shè)計開發(fā)模型的建立。他介紹,非晶電機(jī)設(shè)計開發(fā)模型涉及電磁學(xué)、材料科學(xué)、力學(xué)等多領(lǐng)域,還需充分考慮非晶態(tài)材料的特性和制造工藝的限制,以確保設(shè)計的可實施性和可行性。
  五是非晶電機(jī)的應(yīng)用拓展。目前,除新能源汽車外,當(dāng)前值得關(guān)注的領(lǐng)域有數(shù)據(jù)中心、飛行汽車、AI大模型、人形機(jī)器人、醫(yī)療電機(jī)、火箭發(fā)動機(jī)等。
  六是非晶電機(jī)的檢測評價系統(tǒng)搭建。搭建非晶電機(jī)的檢測評價系統(tǒng)包括確定檢測參數(shù)(轉(zhuǎn)速、功率、效率、溫度、噪聲等)、選擇合適的儀器、設(shè)計檢測系統(tǒng)、開發(fā)數(shù)據(jù)采集與處理軟件等。
  七是與競爭材料優(yōu)勢互補(bǔ)開發(fā)。例如,可利用稀士永磁材料制造非晶電機(jī)的勵磁系統(tǒng),提高磁場強(qiáng)度和效率;使用高溫超導(dǎo)材料制造非晶電機(jī)的繞組,提高功率輸出和能效等。
  八是應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)輔助材料開發(fā)。他介紹,涉及的輔助材料有磁性材料、絕緣材料、散熱材料、導(dǎo)電材料、結(jié)構(gòu)材料等,具體有碳化硅控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。
  “非晶電機(jī)產(chǎn)學(xué)研合作需要合作雙方充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,通過資源共享、人才引進(jìn)、技術(shù)交流等方式,實現(xiàn)合作共贏,共同推動非晶電機(jī)在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。”最后,張華對非晶電機(jī)產(chǎn)學(xué)研合作提出建議。
  一是參與實際項目的研究。可加入或組建一個正在進(jìn)行非晶電機(jī)研究的團(tuán)隊或?qū)嶒炇?,積累實踐經(jīng)驗,并尋求合作。
  二是注重對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)??蓪τ诜蔷щ姍C(jī)的新發(fā)明、創(chuàng)新技術(shù)或獨特設(shè)計申請專利,也可在與合作伙伴進(jìn)行交流或合作時簽署保密協(xié)議。
  三是積極參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定、修訂。標(biāo)準(zhǔn)化可以促進(jìn)非晶電機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展,提高技術(shù)可靠性,并利于加速非晶電機(jī)的推廣應(yīng)用。
  《中國冶金報》(2024年05月22日 03版三版)

  

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網(wǎng)

編輯:宋玉錚

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