低/无重稀土烧结钕铁硼材料的产业化应用案例


来源:中国粉体网   月明

[导读]  低/无重稀土烧结钕铁硼磁体已在多个领域实现规模化应用

中国粉体网讯  稀土永磁材料是新能源、智能制造领域的核心基础材料。长期以来,高性能钕铁硼磁体高度依赖镝、铽等重稀土元素,不仅成本高昂,还受资源供给约束。近年来,随着成分调控与晶界扩散等工艺技术的突破,低/无重稀土烧结钕铁硼磁体已在多个领域实现规模化应用。

 

新能源汽车/人形机器人

 

驱动电机是钕铁硼磁体增长最快的一块市场,它对磁性能、温度稳定性和可靠性的要求都很高,传统的做法要靠重稀土来提高矫顽力,而不含重稀土的磁体通过调整成分和改进工艺,走出了一条新的路子。

  

以安泰磁材来说,他们开发的无重稀土烧结钕铁硼磁体用了晶界调控技术,在180℃的高温下还能保持不错的磁性能,能满足电动汽车电机那种很苛刻的工作条件。这种磁体的磁能积(BH)max能达到55MGOe以上,可以让电机的能效提升15%–20%,产品有N54、52UH、56SH等多个牌号,还能支持磁组件设计开发和多极充磁这类比较复杂的工艺,目前已经在永磁同步电机、EPS转向系统、车载传感器这些场景实现了批量应用。


 


人形机器人的肩、髋、膝等主力关节大量搭载无框力矩电机,这类电机对磁材提出高磁能积、抗高温退磁、低重量的综合要求,恰好是低/无重稀土钕铁硼的新兴赛道。依托晶界扩散、晶粒细化技术,低重稀土磁钢在大幅减少铽、镝添加量的前提下守住矫顽力指标,兼顾轻量化与高温稳定性,帮助关节电机压缩体积、降低自重,当前国内多家磁材企业已经配套人形机器人关节Tier1厂商,把高牌号低重稀土磁钢导入关节电机量产试样。

 

风电

 

风电是钕铁硼磁体的另一重要应用高地,直驱和半直驱永磁风力发电机对高性能磁体需求巨大。例如,东星磁材的低重稀土磁材项目聚焦高性能低重稀土磁材的研发生产,并推进钕铁硼废料绿色循环利用,产品广泛应用于新能源汽车电机、永磁直驱风力发电机等高端领域,已与大众、本田、蔚来、潍柴等知名企业建立战略合作。

 

更值得关注的是,中车永济电机和中国科学院赣江创新研究院一起研发了全球首台20MW级蒸发冷却半直驱永磁风力发电机。这台机器用的是低重稀土烧结钕铁硼磁体,针对高风速、强腐蚀环境优化设计,单机叶片长度达128米,配备智能抗台风系统和模块化安装技术,可降低20%的平准化度电成本(LCOE)。

 

消费电子

 

消费电子是钕铁硼磁体的传统应用领域。随着设备小型化、轻量化,对磁体性能提出更高要求,低/无重稀土磁体凭借性能与成本优势加速渗透。

 

瑞声科技开发的仿生振感马达Turbo采用N54SH钕铁硼磁钢,这是安卓马达首次使用多极性N54SH磁钢。这个工艺难度非常高,在大概十立方毫米的体积里做多级充磁,无磁区过渡带的宽度要控制在百微米这个级别,还得保证各级磁钢的磁通都饱和、极的位置也对得上。该马达实现驱动力提升18%、启停时间降低40%以上、频宽提升100%,稳态振动量达1.4Grms,瞬态振动量达4.4Gpp,响应时间低至25ms。

 

结语

 

从新能源汽车/人形机器人到风电,再到消费电子,低/无重稀土烧结钕铁硼磁体已经跨过了能不能用这道坎,进入了用得好、用得省的产业化阶段,随着晶界扩散、成分调控这些工艺不断升级,相信它的性能上限和成本优势还会进一步释放出来。

 

参考来源:

各企业官网

闫阿儒.稀土永磁材料的最新研究进展

闫一诺.高矫顽力烧结钕铁硼永磁材料的进展及展望


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