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    日立等试制出不使用磁铁的马达效率提高5个百分点

      发布时间:2018-03-26 12:38

      目前,马达的耗电量约占全部耗电量的一半,要实现节能就必须提高马达的效率(图3)。因此,马达使用具有高特性的稀土类磁铁。而稀土类磁铁通常使用Nd-Fe-B(钕-铁-

      虽然使用稀土类磁铁提高了马达的效率,但存在作为原料的稀有金属涨价的问题。“与以前价格暴涨时期相比,目前的价格还算稳定,不过仍然较高”(日立制作所)。例如,比较2004年和2008年9月每千克的价格,Nd上涨约3倍、为30美元,Dy上涨近5倍、为155美元(日立制作所)。价格居高不下的一个原因是拥有稀有金属90%左右的中国从生产国向消费国转变,这样稀有金属价格不断上涨。因此日立公司等此间推进了研发不使用稀有金属的马达。

      此次,不使用Nd类磁铁而提高马达效率的原因是非晶金属本身的损耗较少,且开发出了新的马达结构。

      马达结构方面,在铁芯上缠绕线圈通电制成电磁铁,并通过转动作为转子的永久磁铁而产生马达的旋转力(图4)。以前是使用电磁钢板作铁芯,Nd类磁铁作转子。此次试制的马达由于使用非晶金属作铁芯,因此可以使用铁氧体磁铁作转子。非晶金属比电磁钢板的透磁率高出约10倍,而且基于磁性材料的能源损失(铁损)仅为1/10左右(图5)。铁芯透磁率越大,其结果是即使弱磁铁也可产生较高的磁通密度。

      与电磁钢板相比,非晶金属的最大问题是薄且硬,很难进行切割或切削等加工。采用电磁钢板时,为了防止导致产生损耗的过电流,采用了层叠0.35~0.5mm薄的电磁钢板制成铁芯。而非晶金属的厚度仅为25μm。硬度达到称为维氏硬度(HV)的硬度指标的4倍以上。

      因此,日立此次改变了铁芯结构及其作制方法。运用在非晶变压器开发中积累的技术,将多层薄非晶金属卷起制成铁芯。在使用非晶金属的同时,还利用三维磁场分析优化了马达结构。原来采用的是二维磁场分析。

      今后,日立将首先面向产业设备,力争3年内实现实用化。并考虑进一步提高可靠性并降低制造成本。为了扩大用途,还将提高马达的输出功率。“到那时也可以制造10kW级的马达”

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