中国冶金报社中国钢铁新闻网
记者赵萍报道
“2022年，六部门联合发布的《工业能效提升计划》提出到2025年新增高效节能电机占比达到70%以上的目标。在高效、高速、节能方面显露独特优势的非晶材料，有望为电机产业带来革命性发展机遇。”5月16日，中国电器工业协会非晶合金应用分会秘书长张华在第二届全国非晶电机技术发展与应用研讨会上介绍了非晶电机的发展现状及8大发展方向，并为非晶电机产学研合作提出建议。
张华介绍，非晶合金是全生命周期绿色新型合金软磁材料，具有使用节能、制造节能、回收节能的特点。非晶电机则是基于非晶合金材料制造而成，核心是由非晶铁芯替代硅钢铁芯，比传统硅钢电机在能效提升、小型化和轻量化等方面具有明显优势。
当前，非晶电机行业市场规模不断扩大，已成为电机行业的一个重要分支。我国非晶电机产业发展迅速，技术创新取得明显成效，已有多项全球首发，如全球首个“纳米晶-非晶”超效电机首次突破“大功率与小体积”不可兼得的技术难题，在最大功率达到260千瓦的情况下，电机重量仅为21.5千克，体积为2.65升，功率密度高达12千瓦/千克，领先于行业平均水平的6千瓦/千克，电机工况效率提升至97.5%，电机最高效率达到98.5%等。此外，全球首台使用非晶电机的载人飞行汽车成功试飞，为解决交通拥堵问题提供新范式。
“非晶合金凭借高磁导率、高电阻率等优异电磁性能，应用于电机具有明显发展优势，尤其在高频、高速应用场合，具有广阔的发展前景。”随后，张华介绍了非晶电机的8个主要发展方向。
一是非晶电机适用性材料的成分设计。他建议，可通过合金成分的调控和微观结构的控制，改善非晶合金的导磁性能和稳定性，结合非晶电机特点开发出适用性材料。
二是非晶电机适用性材料的制备工艺。由于非晶态材料的制备过程较为复杂，需要采用特殊的制备技术和设备，如何制备出适合电机用的高性能、易加工材料是当前新课题。
三是非晶电机铁芯的加工方式。目前，国内有两条主要工艺路线，分别是线切割和冲压，新加工方式包括激光加工、3D打印、过冷液相区压铸、粉未冶金、超声成型等，但有待进一步进行可行性验证。
四是非晶电机设计开发模型的建立。他介绍，非晶电机设计开发模型涉及电磁学、材料科学、力学等多领域，还需充分考虑非晶态材料的特性和制造工艺的限制，以确保设计的可实施性和可行性。
五是非晶电机的应用拓展。目前，除新能源汽车外，当前值得关注领域有数据中心、飞行汽车、AI大模型、人形机器人、医疗电机、火箭发动机等。
六是非晶电机的检测评价系统搭建。搭建非晶电机的检测评价系统包括确定检测参数(转速、功率、效率、温度、噪声等)、选择合适的仪器、设计检测系统、开发数据采集与处理软件等。
七是与竞争材料优势互补开发。例如，可利用稀士永磁材料制造非晶电机的励磁系统，提高磁场强度和效率；使用高温超导材料制造非晶电机的绕组，提高功率输出和能效等。
八是应用生态系统辅助材料开发。他介绍，涉及的辅助材料有磁性材料、绝缘材料、散热材料、导电材料、结构材料等，具体有碳化硅控制系统、冷却系统等。
“非晶电机产学研合作需要合作双方充分发挥各自的优势，通过资源共享、人才引进、技术交流等方式，实现合作共赢，共同推动非晶电机在相关领域的发展。”最后，张华对非晶电机产学研合作提出建议。
一是参与实际项目的研究。可加入或组建一个正在进行非晶电机研究的团队或实验室，积累实践经验，并寻求合作。
二是注重对知识产权的保护。可对于非晶电机的新发明、创新技术或独特设计申请专利，也可在与合作伙伴进行交流或合作时签署保密协议。
三是积极参与相关标准的制定、修订。标准化可以促进非晶电机产业链协同发展，提高技术可靠性，并利于加速非晶电机的推广应用。
扫一扫关注微信
