非晶电机在新兴战略领域发展潜力巨大

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发布时间：2024-12-18 13:20

高效、高速、节能优势明显

非晶电机在新兴战略领域发展潜力巨大

2024-05-29 08:29:00

　　本报记者赵萍

　　“未来，自动化压铸岛全球顶尖电机技术的来源在‘材料’，高品质电机制造靠‘工艺’。”

　　“节能降耗和产品高频化、小型化是主流发展趋势。在高速、高频、高功率密度条件下，非晶电机优势明显。”

　　“随着新能源汽车、无人机、机器人、航空航天等高新技术产业发展，高效非晶电机应用前景广阔，市场潜力巨大。”

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　　5月16日，在第二届全国非晶电机技术发展与应用研讨会上，与会代表一致认为，新能源汽车、无人机、机器人、AI（人工智能）、智能制造等新兴战略产业对高效、高功率密度、高频电机有重要需求，在高效、高速、节能方面有着独特优势的非晶电机发展潜力巨大。

　　与会代表介绍，非晶电机具有损耗低、效率高的特点，在高速、高频下性能优势更明显，且非晶电机功率密度高，可减小体积、节省材料，降低电机的材料成本和电机的其他损耗。尤其是与传统硅钢电机相比，非晶电机有两大明显优势。一是非晶材料的电阻率为硅钢片的3倍，厚度仅为硅钢片的1/10，涡流损耗显著低于硅钢片。二是非晶电机的运行效率高达97%，而传统电机最高为87%。

　　同时，与会代表还介绍了非晶电机在国内外的研发情况。从国际上看，美国、日本、波兰、澳大利亚、德国等的公司和高校均开展了非晶电机相关研究，已研发出多款样机。从国内来看，我国也有多家研发团队开展了非晶电机研究和样机研制，如中车电机、清华大学、北京航空航天大学、北京交通大学等。

　　随后，与会代表分享了非晶电机在新能源汽车、无人机、机器人等新兴战略领域的最新应用情况及发展前景。

　　在新能源汽车领域，广汽埃安于2023年3月份发布了全球首个纳米晶-非晶超效率电机。在此次会议上，该公司代表介绍，纳米晶-非晶铁芯可显著降低铁损，极具发展潜力。目前，非晶材料已在变压器与小型高速电机上大量使用，利用速冷模具制备的非晶合金板材可通过普通硅钢制备工艺轧制成0.025毫米的带材，是目前新能源汽车用电机铁芯材料厚度的极限。针对非晶电机在实际应用中存在的噪声问题，他还介绍了3种非晶电机降噪结构。一是提高径向压紧力，降低径向磁致伸缩应变。二是定向优化定转子结构拓扑。三是优化加工工艺。

　　非晶电机在新能源跑车上的应用也备受关注。与会代表介绍，随着电机高频高速化，定子铁芯损耗随转速的提高急剧增大，导致电机的冷却条件恶化，使电机的效率、功率密度等性能受限。而近10年来，非晶材料的开发和应用，可以有效解决电机高转速下的高铁损问题，为超高速电机的开发打开了新的思路和广阔的应用前景。可以说，非晶高频高速电机将导致新一代电驱性能极致化。不过，目前非晶铁芯成形方法一般采用切割法。这种方法会使得槽边缘易出现破损和毛刺，导致材料性能恶化，且加工成本高。

　　在低空领域，与会代表介绍了应用非晶电机的智能飞行汽车。该汽车采用自研效率更高、可靠性更强、体积更小的飞行动力电机，最大起飞重量为800千克，可连续飞行超2000米。非晶动力电机成为该智能飞行汽车高效续航的有力保障。不过，该智能飞行汽车在实验中发现有风扰影响。目前，该智能飞行汽车已研制出第三代样机，在地面状态可搭载两名驾驶员，可融入目前的交通体系，并可在道路上完成垂直起降。同时，与会代表还介绍了非晶材料应用于无人机的实测结果，指出非晶电机铁损消耗低为最大优势，但此次实测由于材料的磁密过低，并未完全凸显出非晶电机的优势，下一步将在更高频驱动控制应用场域来验证。

　　此外，与会代表还介绍了非晶电机在机器人高转矩密度电动关节上的应用情况。非晶电机具有高转速、低转矩、铁耗占总损耗较高的特点，可以满足机器人在跑跳过程中的高爆发需求。不过，非晶电机虽然有很大优势，但局限性也很明显，如成本高、材料易损伤、磁饱和点较低等。该代表指出，非晶材料的饱和磁感应强度普遍在约1.5T（特斯拉），最新研究实现了1.8T，但与实际需求强度还有较大差距。

　　对非晶电机未来发展趋势，中国电器工业协会非晶合金应用分会秘书长张华认为，当前，政策导向、市场需求、技术工艺、材料发展等均有利于非晶电机产业发展，非晶电机发展进入“提档加速”期，将为推动新质生产力发展做出积极贡献。但同时，也应该注意将基础研究、应用研究与产业发展有机结合起来，根据非晶合金材料特性建模设计，避免做材料简单替代。此外，还要遵循发展规律，注重知识产权保护，努力把高门槛产品做成高竞争力产业。

　　《中国冶金报》（2024年05月29日 03版三版）

来源：中国冶金报-中国钢铁新闻网

编辑：宋玉铮

来源：中国冶金报-中国钢铁新闻网编辑：宋玉铮

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