日本研制出无需稀土原料的混动车马达 – 铁血网

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小倭对中国控制稀土的事真的很在乎------日本研制出无需稀土原料的混动车马达

[共同社9月29日电]日本“新能源产业技术综合开发机构”(NEDO)和北海道大学的研究小组29日宣布,成功研发出了无需稀土原料的混合动力车马达。


混动车及电动车的马达通常使用特殊磁铁,稀土是这种磁铁所必需的原料。据悉,研究小组通过改变马达构造,在使用无稀土的普通“铁氧体磁铁”的情况下成功提高了功率。


中国的稀土产量占全球九成以上。对日本而言,确保稀土的稳定供应越来越难。含有稀土的磁铁磁力较强,可用于制造高功率马达。“铁氧体磁铁”虽价格低廉,但磁力较弱是一大瓶颈。新技术的诞生将有助于降低混动车马达的成本。


日立制作所已决定开发稀土磁铁回收技术。该公司将首先开发稀土磁铁的分离及回收装置,对废磁铁的回收技术进行研究,然后估算回收的总成本,争取在2013年之前启动回收业务。此次开发是日本经济产业省“平成21年度新资源循环推进事业费辅助金(城市资源循环推进事业——高性能磁铁马达稀土回收技术开发)”的组成部分。


稀土磁铁以钕为主要材料,在需要保持耐热性能时会加入镝。由于磁力强、耐热性优良,除个人电脑硬盘、IT设备、FA(工厂自动化)用高性能马达外,还是风力发电机、节能型空调和洗衣机、混合动力汽车驱动马达等低碳社会推动产品的必需材料,其需求正在不断高涨。


中国的稀土产量约占全球的97%,而且是镝的唯一产地,鉴于开发替代材料需要较长时间,为了保证稀土稳定供应,利用废弃产品进行回收是有效手段。但从产品中安全分离稀土磁铁不仅耗费劳力,如果使用传统的回收技术,还需要进行废水处理,去除回收过程使用的酸和碱,而且会产生废弃物(铁氧化物),在成本和环保方面存在课题。


基于以上原因,日立决定开发稀土磁铁回收技术。具体步骤如下:首先开发从硬盘和空调的马达中分离并回收稀土磁铁的装置;然后针对硬盘开发效率为现行手工拆解5倍以上的装置;最后针对马达开发安全回收磁铁的装置和去除强磁力的装置。对于回收的磁铁,该公司将与日立金属合作,对其能否再度制成稀土磁铁进行验证,同时与日立的研究所合作,开发低成本、小环境负荷的新型回收技术。除此之外,该公司还将与日本国内的大学及研究机构携手,就回收技术及其方案进行研究。根据研究结果,估算包括产品回收、磁铁分离、材料回收在内的稀土磁铁回收总成本。今后,该公司将在约1~2年的开发研究基础上开展验证试验,争取在2013年之前全面实施回收。(记者:浜田 基彦)


日本研制出无需稀土原料的混动车马达

不用永久磁铁的驱动马达


目前,电动汽车以及混合动力车的驱动马达必不可少地要采用高成本的稀土材料。东京理科大学着眼于SR马达,开发出了用于混合动力车的驱动马达。实现了与丰田上一代“普锐斯”马达同等尺寸、输出功率、扭矩及效率。另外还通过充分利用分析软件,改进了磁芯材料以及马达构造


东京理科大学试制出了用于混合动力车用的驱动马达(图1)。其特点是采用了完全不使用磁铁的SR(开关磁阻)马达构造。这表明,即使不采用钕类磁铁等成本较高的稀土类材料,也能制造出驱动马达。


由于稀土类材料不仅受到产国以及产量的限制,而且容易成为投机的对象,因此,市场价格随着时间的不同,有时会出现2~3倍的变动。如果此次试制的驱动马达能实用化,那么,汽车厂商就能比以前更大程度地降低混合动力车的价格,并且能够面向未来制定稳定的量产计划。


名古屋工业大学的马达:稀土类磁铁用量减半,通过辅助线圈任意增强或削弱磁场


名古屋工业大学开发出了用于EV(电动汽车)和HEV(混合动力车)的驱动马达(图1)。除了旨在形成旋转磁场的主线圈外,还另外设置了辅助线圈。与市售的HEV驱动马达相比,虽然将稀土类磁铁的用量减半,但却实现了同等程度的输出密度。


此次开发出来的马达原则上是在转子中使用永久磁铁的同步马达。转子为2张在圆周上排列放射状突起的圆板(图2)错开相位叠加而成。转子之间夹有圆板状的永久磁铁。因此,如果组合使用两张圆板的话,磁极在圆周上以NSNS的方式排列。


名古屋工业大学在马达定子侧的两个端面,设置了除旨在形成旋转磁场的线圈以外的辅助线圈(图3)。由于转子层叠了两张圆板,因此转子的一个端面的任何地方都是N,另一个端面的任何地方都是S。为此,如果在其旁边设置辅助线圈、其中流过直流电流的话,便可以从表面上加强或削弱永久磁铁的磁力。


要想形成该构造,需要使用沿着转子端面流动的磁通量。为此,可以采用SMC(SoftMagnetic Composites=软磁性复合材料)磁芯,使用转子面内磁通量以外的磁通量。SMC磁芯对粒径为100μm的微细铁粉进行了压缩成形。除了任何一个方位都可以轻松产生磁通量外,还有涡电流较小的特点。


EV/HEV的驱动马达此前存在的问题是一旦旋转次数变高,就会对绕线产生反电动势,并难以维持转矩。为了减小反电动势的影响,需要进行名为弱磁的操作。具体做法是包括向磁场绕线提供不同于旨在获得逆变器旋转力的其他成分电流、减少绕线圈数以及采用升压转换器等选项。


在向追加的辅助线圈中导入电流并实现弱磁,是除此以外的第四个选项。反之,实现“强磁”可以减少永久磁铁的用量。


名古屋工业大学的开发目标是日本大型汽车厂商在2005年上市的SUV(Sport Utility Vehicle,多功能运动车)型HEV中实际配备的驱动马达。


名古屋工业大学已经试制出小型马达并测量了转矩密度和输出密度,并确认到了具有与市售车同等的性能。旋转次数较低时,可以通过使用强磁来提高转矩。该大学采用约为现有HEV驱动马达一半用量的517g稀土类磁铁,实现了与市售车同等的4.9N·m/kg转矩密度和3.4kW/kg输出密度。(记者:小川 计介)



大同特殊钢等开发出减少稀土类元素用量同时保持耐热性的钕类环形磁铁


日本大同特殊钢与大同电子(总部:岐阜县中津川市)开发出减少了在高温下抑制磁力降低的稀土类金属镝(Dy)用量的钕铁硼类各向异性的环形磁铁“ND-43SHR”(图)。在保持耐热性的同时,将最大磁能积提高到了43MOe(Oe:奥斯特),比原来的35MOe(140℃耐热产品)高23%。还同时开发出了最大磁能积为39MOe、比原来高11%的“ND-39SHR”。


此次采用热塑性加工法,提高了nm级结晶粒的配向性。通过这种方法,使其与烧结磁铁相比,只需约一半的镝用量即可保持耐热性,而磁力则提高到了“全球最高水平”(大同特殊钢)。


预计该产品在电动助力方向盘等的车载马达、产业设备用马达,以及办公机械与家电产品用马达等方面存在需求。大同电子计划从2010年秋季开始样品供货,2011年度开始量产

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