稀土永磁材料及電機發(fā)展概況
楊大偉 (江蘇漣水電訊電機廠)
【摘 要】介紹稀土永磁材料的性能、生產(chǎn)概況、存在的問題和對策，以及稀土永磁電機研制概況，并對不同永磁材料電機的性能進行了比較，指出釹鐵硼永磁電機的優(yōu)越性和應(yīng)用前景。
【敘 詞】稀土永磁材料釹鐵硼系永磁材料性能永磁電機發(fā)展
1引言
電機是一種以磁場為媒介的電能與機械能之間相互轉(zhuǎn)換的電磁機械，稀土永磁體的問世使電機勵磁結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化。稀土永磁體是一種高性能的功能材料，稀土永磁體釹鐵硼(ndfeb)的出現(xiàn)，使永磁體的發(fā)展與應(yīng)用達到一個新水平，主要用于同步或無刷直流電機，并推動新原理、新結(jié)構(gòu)永磁電機的開發(fā)，如為適應(yīng)航天技術(shù)、數(shù)控機床、工業(yè)機器人、計算機外圍設(shè)備等高性能數(shù)字控制系統(tǒng)的要求而開發(fā)的新型伺服元件——稀土永磁盤式電機、新型結(jié)構(gòu)的混合式步進電機及永磁寬調(diào)速電機。我國在稀土永磁材料及電機方面的應(yīng)用研制工作雖起步較晚，但我國稀土資源豐富，因此稀土永磁材料及電機的研制具有廣闊的前景。
2稀土永磁材料主要性能的比較
稀土永磁材料的發(fā)展經(jīng)歷了三代，第一代稀土永磁材料化學式為rc05，r代表稀土元素，如釤(sin)、鐠(pr)、鈰(ce)等，又稱為1：5型永磁材料(簡稱1：5)；第二代稀土永磁材料化學式為r2tml7，’fm代表過渡族元素，主要是fe、co、cu等，又稱為2：17型永磁材料(簡稱2：17)；第三代即釹鐵硼稀土永磁材料。美日兩國分別在60年代中期和70年代初期研制成功第一代和第二代稀土永磁，并在70年代中期推廣應(yīng)用。1983年6月，日本住友特殊金屬公司首創(chuàng)成功第三代釹鐵硼稀土永磁材料，被列為當年世界10大發(fā)明之一。60年代末我國開發(fā)了第一代1：5稀土永磁，l 984年7月，我國成為世界上第三個能研制生產(chǎn)釹鐵硼永磁材料的國家。三代稀土永磁材料的主要性能的比較如表1所示。
從表1列出的磁特性及物理特性數(shù)據(jù)可看出，三代稀土永磁材料的性能各有千秋。在磁性能及溫度穩(wěn)定性方面，第二代稀土永磁材料比第一代要好，而第一代稀土永磁的工藝較簡單，第一次充磁比較容易，但由于鈷(co)是一種****昂貴的戰(zhàn)略物資，釤(sm)儲量稀少，因而限制了它們的發(fā)展。第三代稀土永磁材料ndfeb磁性能優(yōu)異于第一、二代，其剩磁br約是鐵氧體永磁的3～5倍，約是鋁鎳鈷、釤鈷永磁的1～2倍。內(nèi)稟矯頑力mhc相當于鐵氧體的5～10倍，鑄造鋁鎳鈷的5～15倍，因而ndfeb兼有鐵氧體、鋁鎳鉆和釤鈷稀土永磁的優(yōu)點。同時ndfeb材料加工性能好，體積小，在電機方面應(yīng)用可減少電機體積，使得電機重量輕、慣量小、功率大、效率高，轉(zhuǎn)矩比同體積的永磁電機提高40 ／5～50 ／5，降低了電機成本，并節(jié)省能源。釹在稀土礦中的含量高達13 9／6～18 9／6，比釤高5倍以上，fe、b資源也相當豐富，以廉價的fe代替co，以豐富的nd代替sm，因而釹鐵硼永磁合金比釤鈷合金要便宜50百分之左右，從而使得ndfeb稀土永磁材料具有廣闊的但ndfeb材料也有其自身的缺點，主要是居里溫度和工作溫度低，熱穩(wěn)定性差。當溫度高于150℃時，釹鐵硼不可逆損失將超過5百分之，磁性能下降。溫度超過200℃時，磁體的不可逆損失急劇增大，這成為ndfeb在高溫下使用的主要障礙。同時ndfeb的化學穩(wěn)定性差，在150℃以上的潮濕環(huán)境中，釹嚴重氧化。
3國內(nèi)稀土永磁材料生產(chǎn)概況
我國稀土資源豐富，工業(yè)儲量為國外的5倍多，這為我國稀土永磁的研究、生產(chǎn)和應(yīng)
用提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。應(yīng)用前景。目前的發(fā)展趨勢是ndfeb正在逐步取代鑄造鋁鎳鈷和稀土釤鉆永磁，能否取代廉價的鐵氧體永磁材料則取決于ndfeb的成本能否進一步降低。
3．1稀土永磁材料的生產(chǎn)概況
國內(nèi)稀土永磁的研制生產(chǎn)始于60年代末70年代初，我國是繼日美之后第三個研制成功釹鐵硼永磁材料的國家。1985年全國掀起了ndfeb熱，形成了相當規(guī)模的稀土永磁產(chǎn)業(yè)。1988年產(chǎn)量為88t，1989年國內(nèi)產(chǎn)量133t，占當年世界產(chǎn)量的6．6百分之。1990年增至216t，出口近半數(shù)，創(chuàng)匯860萬美元。1991年我國稀土材料的生產(chǎn)、應(yīng)用和創(chuàng)匯情況分別比上年增長14百分之、14．2百分之和20百分之，側(cè)經(jīng)濟效益30億元。而國外如日本，1986-。籪上永磁產(chǎn)量為80～loot，1987年為150t，19舀8年300t，1989年則為700t，1990年達到1030t，我國已探明的稀土資源工業(yè)儲量為3．6×10’t，占世界稀土資源總儲量的80百分之，其中97百分之分布在內(nèi)蒙等地。因此我國應(yīng)運用稀土資源豐富的優(yōu)勢，大力發(fā)展我國的稀土永磁產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模較大、知名度較高的稀土永磁研制生產(chǎn)單位有，上海躍龍有色金屬公司、 |
